Astrophysiker erzeugen Moleküle unter Bedingungen wie im Weltall

+
Mini-Weltraum im Labor: Prof. Thomas Giesen zeigt das Innere der Vakuumkammer, in der Moleküle unter Bedingungen wie im All erzeugt werden. Alexander Breier, Daniel Witsch und Volker Lutter (von links) justieren die Laseroptiken der Apparatur.

Kassel. In einer kleinen Metalltrommel am Institut für Physik auf dem Campus in Oberzwehren steckt das Weltall. Dort erzeugen Prof. Thomas Giesen und sein Team der Forschungsgruppe Labor-Astrophysik Bedingungen, wie sie mehrere Hundert Lichtjahre entfernt auch herrschen: bei der Geburt von Sternen.

Unter Vakuum und bei Temperaturen von minus 250 Grad, knapp über dem absoluten Nullpunkt, können die Wissenschaftler in der Metallkammer Moleküle herstellen, die sonst nur im Weltraum vorkommen. Mit starken Laserpulsen werden die hochenergetischen Prozesse während der sogenannten embryonalen Phase der Sterne nachempfunden. Die Laserpulse werden auf einen Stoff, zum Beispiel Grafit geschossen. „Im Dauerbetrieb würde der Stromverbrauch für den Laserpuls dem der gesamten Stadt Kassel entsprechen“, sagt Giesen. Aber die Forscher benötigen die hohe Energie zum Glück nur für den Milliardstel Teil einer Sekunde. Das reicht, damit der aus Kohlenstoff bestehende Grafit in seine atomaren Bestandteile zerlegt wird.

Jetzt gilt es die 10 000 Grad, die in dem extrem energiereichen Moment herrschen, im Bruchteil einer Sekunde auf minus 250 Grad herunterzukühlen. Das gelingt, indem ein Überschalldüsenstrahl mit Heliumgas in die Vakuumkammer gejagt wird. Durch die schlagartige Ausdehnung des Gases im luftleeren Raum fällt die Temperatur blitzschnell ab. In dieser Atmosphäre können sich die einzelnen Atome neu zusammensetzen, und zwar so wie im Weltall. Dabei bilden sich völlig andere Verbindungen als unter irdischen Bedingungen.

Im Fall des Kohlenstoffs entstehen bei diesem Prozess 100 verschiedene Molekülarten, von denen sich die Kasseler Forscher die für ihre Zwecke interessanten heraussuchen. Im nächsten Schritt überprüfen die Kasseler Physiker, ob die Moleküle auch wirklich im Weltall vorkommen (siehe Artikel unten). „Wir haben bisher eine hohe Trefferquote von 80 Prozent“, sagt Giesen, der vor einem Jahr an die Uni Kassel berufen wurde. Seit Kurzem sind die neuen Labore fertig. Allein die technische Ausstattung hat laut Giesen einen Wert von zwei Mio. Euro.

Den Weltraum verstehen

Dass die entdeckten Moleküle auch Anwendung auf der Erde finden könnten, sei unwahrscheinlich, sagt der 52-Jährige. Die von ihm betriebene Grundlagenforschung diene dazu, die komplexen Prozesse im Weltraum zu verstehen. „Dabei geht es auch um die Frage, wie in der Folge von Sternengeburten Planeten entstehen und ob es auch anderswo als auf der Erde Leben geben könnte.“

Kommentare

Unsere Kommentarfunktion wird über den Anbieter DISQUS gesteuert. Nutzer, die diesen Dienst nicht verwenden, können sich hier über das alte HNA-Login anmelden.

Hinweise zum Kommentieren:
In der Zeit zwischen 17 und 9 Uhr werden keine neuen Beiträge freigeschaltet.

Auf HNA.de können Sie Ihre Meinung zu einem Artikel äußern. Im Interesse aller Nutzer behält sich die Redaktion vor, Beiträge zu prüfen und gegebenenfalls abzulehnen. Halten Sie sich beim Kommentieren bitte an unsere Richtlinien: Bleiben Sie fair und sachlich - keine Beleidigungen, keine rassistischen, rufschädigenden und gegen die guten Sitten verstoßenden Beiträge. Kommentare, die gegen diese Regeln verstoßen, werden von der Redaktion kommentarlos gelöscht. Bitte halten Sie sich bei Ihren Beiträgen an das Thema des Artikels. Lesen Sie hier unsere kompletten Nutzungsbedingungen.

Die Kommentarfunktion unter einem Artikel wird automatisch nach drei Tagen geschlossen.