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Archiv für November 2010
CERN – Elementarteilchen auf Kollisionskurs
Beitrag
Alice-Detektor im LHC untersucht das Quark-Gluonen-Plasma
Wie ist das Universum entstanden? Woher kommt das Leben? Kosmologie wie Evolution – beide haben Ihre Ursache in der Physik der kleinsten Bausteine. Nur wer versteht, was die Welt im Innersten zusammenhält, kann sich der Entschlüsselung der großen Rätsel im Kosmos nähern.
Im europäischen Labor für Teilchenphysik CERN spürt man diesen kleinsten bekannten Bausteinen der Materie nach. Um die atomaren Bausteine der Welt zu analysieren, schießen Wissenschaftler Materie-Teilchen mit ungeheurer Kraft aufeinander und zerbrechen sie dadurch in noch kleinere Einzelteile. Dafür ist Technologie der außergewöhnlichen Art erforderlich.
Der neueste Beschleuniger-Typ im CERN, seit 2000 in Betrieb, ist der LHC-Tunnel. LHC steht für Large Hadron Collider. Als „Hadronen“ bezeichnet man bestimmte Arten von Elementarteilchen wie das Proton, den Kern des Wasserstoff-Atoms. Der LHC besteht aus zwei ringförmigen Vakuum-Strahlröhren mit einer Länge von 27 Kilometern. Hier werden Teilchen innerhalb von 20 Minuten auf 99,99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zum Zusammenstoß gebracht.
Diese Kollisionen ereignen sich in einem der vier Hauptdetektoren, die für unterschiedliche Forschungen ausgelegt sind. Der Detektor Alice mit einem Gewicht von 10.000 Tonnen untersucht speziell die Kollision von Blei-Ionen. Damit erhoffen sich Forscher Aufschluss über die Entstehung des Universums, den Big Bang. In den ersten Sekunden danach bestand das Universum aus einem extrem heißen Plasma von Gluonen und Quarks, aus denen sich dann die Atome bildeten. Dieses zu simulieren und damit Erkenntnisse über den Anfang des Universums zu finden, ist eine der Aufgaben der Teilchenphysiker am CERN.
Siehe auch unseren einführenden Beitrag „CERN in drei Minuten“. Zu dieser Kurz-Reportage geht es hier.
© mce mediacomeurope GmbH 2010
Forschung für mehr Sicherheit im Auto
Beitrag
Infomercial der Daimler AG
Der Beitrag der Daimler AG stellt Forschung und Entwicklung rund um das Automobil vor. Ein wesentliches Entwicklungsziel, das die Ingenieure von Daimler erforschen, ist die Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr.
Sicherheit im Straßenverkehr hängt bisher vor allem von der Aufmerksamkeit und dem Verhalten der beteiligten Verkehrsteilnehmer ab. Der Faktor Mensch soll künftig verstärkt durch Assistenzsysteme beim Fahren unterstützt werden. Um solche Systeme entwickeln zu können, sind auch umfangreiche Tests in Simulatoren erforderlich.
Im Oktober 2010 hat die Daimler AG einen neuen Fahrsimulator eingeweiht, der im Beitrag unter anderem vorgestellt wird. Er verzahnt am Standort in Sindelfingen die automobile Produktionswelt mit Forschung, Entwicklung, Design und Planung. Der Simulator mit einer zwölf Meter langen Schiene für Bewegungen in Querrichtung zeigt die Landschaft auf einer 360-Grad-Leinwand rundherum fotorealistisch. Ein Teil der zum Antrieb des Simulators benötigten Energie wird zudem beim Bremsen mit Hilfe der so genannten Rekuperation zurück gewonnen und in das Stromnetz des Werkes in Sindelfingen eingespeist. Nach Angabe von Daimler ist der Simulator derzeit der leistungsfähigste in der gesamten Automobilindustrie.
Fünfeinhalb Milliarden Menschen sind weltweit täglich am Verkehrsgeschehen beteiligt. Unfälle gar nicht erst geschehen zu lassen, ist eine Aufgabe, die mit modernen Assistenzsystemen unterstützt werden soll.
Elektronische Fahrassistenten können den Fahrer warnen, wenn er Anzeichen von Müdigkeit erkennen lässt, aber auch, wenn er nicht genügend Abstand hält, die vom System erkannte Spur verlässt oder den toten Winkel nicht genügend im Blick hat.
Die auf moderner Radartechnik basierenden Mercedes-Assistenzsysteme DISTRONIC PLUS und Bremsassistent PLUS, die hier ebenfalls vorgestellt werden, leisten schon heute einen ersten Beitrag zur Unfallvermeidung. Allein in Deutschland könnte mithilfe solcher Technologien etwa ein Fünftel aller Auffahrkollisionen verhindert werden. Auf Autobahnen ließe sich die Unfallquote sogar um rund 36 Prozent verringern.
© Daimler AG 2010
CERN – das größte unterirdische Labor der Welt
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“Large Hadron Collider”: Beschleunigter Zusammenstoß
Um die atomaren Bausteine der Welt zu analysieren, beschleunigen Wissenschaftler Materie-Teilchen in einer 27 Kilometer langen Ringbahn annähernd auf Lichtgeschwindigkeit und lassen sie dann kollidieren. Der Beitrag des CERN erklärt in 3 Minuten, wie die Teilchenphysiker des bei Genf gelegenen CERN über den Beginn des Universums forschen.
Der neueste Beschleuniger-Typ im CERN, seit 2000 in Betrieb, ist der LHC-Tunnel. LHC steht für “Large Hadron Collider”. Als „Hadronen“ bezeichnet man bestimmte Arten von Elementarteilchen wie das Proton, den Kern des Wasserstoff-Atoms. Im Ring des LHC sind zudem vier Haupt-Detektoren untergebracht. Sind die im LHC in entgegen gesetzter Richtung laufenden Teilchenstrahlen auf Hochgeschwindigkeit gebracht, kommt es in den Detektoren zu ihrer gezielten Kollision. Dabei entstehen für sehr kurze Zeit Sekundärteilchen. In den Detektoren zeichnen in dieser kurzen Zeitspanne 150 Millionen Messkanäle 40 Millionen Mal pro Sekunde Daten auf. Deren Auswertung gibt Kernphysikern unter anderem Aufschluss über Fragen, die mit der Entstehung von Materie am Anfang des Universums zusammenhängen. Auch der Erforschung der Dunklen Materie gilt ein besonderes Augenmerk der Forscher im CERN.
© CERN 2006
Proba: Low-Cost-Missionen im Kommen
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ESA startet Weltraum-Offensive mit neuem Satellitentyp
Mit Proba feiert die Europäische Raumfahrtbehörde ESA im November 2010 das erste erfolgreiche Jahr eines völlig neuen Satellitentyps in Umlaufbahn. Die heute üblichen Projektzeiten von zehn und mehr Jahren für die Entwicklung und den Bau von Satelliten-Missionen könnten damit schon bald der Vergangenheit angehören.
Proba steht für “Project for On-Board Autonomy”. Das Markenzeichen der neuen Generation: hoch-intelligent, dabei klein, leicht und kostengünstig. Proba nimmt weniger als einen Kubikmeter Raum ein und wiegt mit 130 kg nur einen Bruchteil bisheriger Satelliten. Gleichzeitig aber ist der neue Typ nicht nur auffällig preiswert, sondern auch noch besonders leistungsfähig und mit erheblicher Intelligenz ausgestattet – wie keine der großen Missionen vor ihm. Mit der künstlichen Intelligenz an Bord der Sonde lassen sich die hohen Betriebskosten für Weltraumflüge erstmals deutlich senken. Bis dato gehörte die personal-intensive Rund-um-die-Uhr-Überwachung von Satelliten und Raumfahrt-Missionen zum selbstverständlichen und auch erforderlichen Standard. Der kleine Satellit Proba ist nun in der Lage, seine Funktionen weitgehend eigenständig im Orbit zu überwachen. Proba-2 hat als Nutzlast wissenschaftliche Experimente zur Sonnenforschung an Bord. Auch sie sollen von der neuen Technologie profitieren. Institute, die sich bisher keine Satelliten-Erkundung leisten konnten, werden künftig in die Lage versetzt, selbst Missionen zu starten. Auswirkungen sehen Forscher auch bei der grundsätzlichen Konzeption solcher Experimente – vor allem in Hinblick auf Geschwindigkeit und Risikobereitschaft. Mit solchen Low-Cost-Missionen sind Wissenschaftler in die Lage versetzt, Nutzlasten kurzfristig und mit höherem Risiko in Umlaufbahn zu bringen.
© mce mediacomeurope GmbH 2010
