Quelle: Goethe-Universität Frankfurt am Main 9. April 2024.

9. April 2024 – Unsere Elemente, die Bausteine allen Lebens, existieren bereits seit vielen Milliarden Jahren. Kurz nach dem Urknall gab es nur leichte, gasförmige Elemente. In gigantischen Gaswolken entstanden durch die Schwerkraft die ersten Sterne. Der Anfang für die Entstehung weiterer Elemente war gemacht. Bis zum Ende seines Lebens fusioniert ein Stern Elemente, wie etwa den für uns so unentbehrlichen Sauerstoff. Bei der Produktion von Eisen bricht der Stern jedoch unter seiner eigenen Schwerkraft zusammen und explodiert in einer Supernova.

Und was ist mit den zahlreichen noch schwereren Elementen? Einerseits werden sie in den extremen Bedingungen, die in einer Supernova herrschen, erzeugt. Andererseits existiert in den Supernova-Überresten oftmals ein Neutronenstern – ein unglaublich kompaktes Objekt, das sich mit rasender Geschwindigkeit um seine eigene Achse dreht. Wenn zwei dieser außergewöhnlichen Sterne miteinander kollidieren und verschmelzen, werden ungeheure Mengen Energie und Materie ins All geschleudert. Erst unter solch Bedingungen können schwere Elemente wie etwa Gold entstehen.

In der Vortragsreihe „Der Ursprung der Materie – Wie entstehen Elemente im Universum?“ gehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Clusterprojekt ELEMENTS und eingeladene Experten auf die Frage ein, welche Prozesse in extremen Zuständen von Materie ablaufen und unter welchen Bedingungen schwere Elemente entstehen. Die Federführung liegt bei Prof. Dr. Luciano Rezzolla und Prof. Dr. Dirk Rischke von der Goethe-Universität Frankfurt.

Eröffnet wird die Reihe
„Der Ursprung der Materie“
von Prof. Dr. Harald Lesch
am 21. April, 14:00 Uhr
im Audimax der Goethe-Universität
Theodor-W.-Adorno-Platz 5
60323 Frankfurt am Main

Harald Lesch ist Professor für Theoretische Astrophysik an der Ludwig-Maximilians-Universität München und Professor für Naturphilosophie an der Hochschule für Philosophie München. Seit 25 Jahren ist er als TV-Moderator tätig, aktuell bei „Leschs Kosmos“ und „Terra X“ im ZDF.

Eine Anmeldung ist aufgrund begrenzter Plätze unbedingt erforderlich unter https://www.terminland.de/KinderUniGoetheUniversitaet2026/online/Deutsche%20Bank%20Stiftungsgastprofessur/?m=37280. Der Vortrag wird in Deutsche Gebärdensprache übersetzt.

Weitere Termine der Reihe sind:

15.5. Prof. Dr. Camilla Juul Hansen (Goethe-Universität Frankfurt)
Das Universum vom Urknall bis heute
SKW Campus Westend – 1 

22.5. Prof. Dr. Laura Sagunski (Goethe-Universität Frankfurt)
Die dunklen Mächte des Universums
Physikalischer Verein – 2 

5.6. Prof. Dr. Hans-Thomas Janka (Max-Planck-Institut für Astrophysik)
Das spektakuläre Ende eines Sternenlebens
Physikalischer Verein – 2 

19.6. Prof. Dr. Michael Kramer (Max-Planck-Institut für Radioastronomie)
Alles relativ, oder was?
Casino Campus Westend – 3 

3.7. Prof. Dr. Luciano Rezzolla (Goethe-Universität Frankfurt)
Einsteins außerirdisches Laboratorium
Casino Campus Westend – 3 

17.7. Prof. Dr. Almudena Arcones (TU Darmstadt)
Auf der Jagd nach Neutronen
Casino Campus Westend – 3 

24.7. Prof. Dr. Tetyana Galatyuk (TU Darmstadt)
Kosmische Materie im Labor
Physikalischer Verein – 2

Beginn jeweils um 18:30 Uhr
Der Eintritt zu allen Vorträgen ist frei.
Zu diesen Terminen ist keine Anmeldung erforderlich. 

Veranstaltungsorte: 
1 Sprach- und Kulturwissenschaften (SKW), Hörsaal B, Campus Westend, Goethe-Universität Frankfurt, Rostocker Str. 2, 60323 Frankfurt am Main
2 Physikalischer Verein, Hörsaal, Robert-Mayer-Straße 2, 60325 Frankfurt am Main
3 Casino-Gebäude, Raum 1.811, Campus Westend, Goethe-Universität Frankfurt, Theodor-W.-Adorno-Platz 2, 60323 Frankfurt am Main 

Nach den Vorträgen im Physikalischen Verein ist ein Besuch der Sternwarte möglich. 

Weitere Informationen:
https://elements.science/ursprung-der-materie/

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Quelle: Goethe-Universität Frankfurt am Main 1. November 2023 – mit freundlicher Genehmigung.

1. November 2023 – Die Anträge vereinen die Kompetenzen und zukunftsweisenden Ideen der Goethe-Universität mit denen der Kolleg:innen des Verbunds der Rhein-Main-Universitäten (RMU) und weiterer Partner der vier großen Organisationen der außeruniversitären Forschung. Der seit 2019 bestehende Exzellenzcluster Cardiopulmonary Institute (CPI) wird im kommenden Jahr direkt einen Vollantrag einreichen.

Wie Wissenschaftskommunikation über ein Mitmachobjekt funktionieren kann
Wer bei einer gemeinsamen Aufzugfahrt eine Wissenschaftlerin oder einen Wissenschaftler des Clusterprojekts ELEMENTS fragt, woran die 100 ELEMENTS-Forschenden denn so arbeiten, bekommt wahrscheinlich als Antwort: „Wir wollen wissen, wo Gold herkommt.“ Das ist womöglich beim ersten Hören etwas missverständlich, denn es geht – anders als bei einem der historischen Goldrausche – nicht darum, Gold zu finden, sondern vielmehr zu verstehen, wie es entsteht. Das passiert wahrscheinlich bei großen Sternen-Crashs, sogenannten Kilonovae. Solche Crashs im Weltraum kann man von der Erde aus berechnen, beobachten und vermessen, und bestimmte Aspekte lassen sich – im Miniaturformat – auf der Erde in Teilchenbeschleunigern nachstellen. Die Physik dahinter ist sehr komplex, es geht um das Innenleben von Atomkernen und um extrem verdichtete Sterne, die Neutronensterne. Und es geht nicht nur um Gold, sondern um alle schweren Elemente, also auch um Blei, Silber, Platin und Uran zum Beispiel.

Herausforderndes Spezialthema
Auf Laien mag dies gleichermaßen faszinierend wie auch abschreckend wirken, kennen doch viele Physik nur aus der Schule und vielleicht aus Fernsehdokumentationen im Spätprogramm, in die man zufällig hineingezappt hat. „Die meisten Menschen haben schon einmal etwas von Atomen und Elementen gehört, und der ein oder andere mag sich an den Merkspruch zu den Planeten in unserem Sonnensystem ‚Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unseren Nachthimmel‘ erinnern“, sagt Phyllis Mania, die seit Anfang 2022 für die Wissenschaftskommunikation des Clusterprojekts verantwortlich ist. „Aber mit Neutronensternen oder Zerfallsketten können nur wenige etwas anfangen.“ Darin liege die Herausforderung in der Wissenschaftskommunikation von ELEMENTS, meint Mania, denn selbst studierte Physikerinnen und Physiker würden bei einigen Spezialthemen nicht mehr mitkommen. „Für die Kommunikation ist das eine Herausforderung, aber auch eine große Chance, denn der Spieß lässt sich auch umdrehen: Da die Leute nicht das Gefühl haben, schon etwas wissen zu müssen, gehen sie oft sehr offen und neugierig an unsere Themen heran.“

Um einen Weg zu finden, mit den Menschen ins Gespräch zu kommen, haben Mania und der ELEMENTS-Sprecher Luciano Rezzolla ein Ausstellungsstück zum Anfassen entwickelt, das Modell eines Neutronensterns. Der Stern hat einen halben Meter Durchmesser und ist angeschnitten, damit man die inneren Schichten erkennen kann, und die Schichten lassen sich auch einzeln abnehmen. Im Weltall ist ein solcher Neutronenstern ein ungeheuer dichtes Objekt, in dem die Massen einer bis zwei Sonnen in einer Kugel mit dem Durchmesser etwa von Frankfurt am Main zusammengepresst sind. Ein Würfelzucker dieser Materie wöge auf der Erde so viel wie der ganze Mount Everest, und wenn zwei dieser Neutronensterne zusammenprallen, wird so viel Energie frei, dass sich schwere Elemente wie eben Gold bilden können.

Begreifbare Physik
Erstmals wurde das Neutronenstern-Modell auf der Frankfurter „Night of Science“ 2023 einer breiten Öffentlichkeit gezeigt, und mit der Frage „Haben Sie schon einmal einen Neutronenstern berührt?“ ließen sich Passanten – zum Beispiel ein Vater mit seinem kleinen Sohn, zwei Oberstufenschüler, eine Gruppe Studentinnen oder ein Rentnerehepaar – anlocken und ermuntern, Fragen zu stellen. „Als Hands-on-Objekt schafft es unser Neutronenstern, die sehr abstrakte Physik, die dahintersteckt, im Wortsinne begreifbar zu machen“, weiß Rezzolla. „Unser Neutronenstern ist ‚Hingucker‘ und Gesprächsanlass, und immer wieder entwickeln sich sehr spannende Gespräche – in denen wir, besonders von Kindern, manchmal Fragen gestellt bekommen, die uns Fachfrau oder Fachmann richtig fordern.“

Inzwischen hat der Neutronenstern weitere „Auftritte“ absolviert und war beim Tag der offenen Tür am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt zu sehen, wurde in Hofheim in die Roadshow „Universe on Tour“ des Bundesforschungsministeriums integriert und bereicherte die Mitmachausstellung des Wissenschaftsfestivals „Highlights der Physik“ in Kiel. Begleitet wurde der Stern von Mania und – nach ­Möglichkeit – von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Clusters.

Mit dem Neutronenstern hat ELEMENTS noch viel vor: Eine erste Online-Version, bislang nur auf Deutsch und Englisch, ist schon auf der Cluster-Website zu sehen. „Live“ soll der Neutronenstern künftig auch in Schulen zu Besuch sein, vornehmlich an Orten, die keine Universität in der Nähe haben. „Wir haben dabei besonders die Nachwuchsförderung im Blick“, erklärt Rezzolla. „Unser Ziel: Wir möchten junge Menschen – besonders Mädchen – mit unserer Begeisterung für Physik anstecken und vielleicht den einen oder anderen später zu einem Studium der Physik oder der Naturwissenschaften motivieren.“

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• Neutronensterne, Pulsare, Magnetare

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Quelle: Goethe-Universität Frankfurt am Main 10. Oktober 2022.

10. Oktober 2022 – Seit 2008 bildet ein Rahmenvertrag die Grundlage der engen wissenschaftlichen Kooperation zwischen der Goethe-Universität Frankfurt und dem GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt. Jetzt wurde der Rahmenvertrag erneuert und unter rechtlichen sowie wissenschaftspolitischen Gesichtspunkten aktualisiert. Beschleuniger- und Schwerionenphysik sowie die „grüne“ IT-Technologie werden jetzt erstmals als konkrete Forschungsgebiete im Vertrag festgehalten.

Im wissenschaftlichen Netzwerk der Rhein-Main-Region kooperieren das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung und die Goethe-Universität seit vielen Jahren eng miteinander. Es gibt acht gemeinsam berufene Professoren etwa in der theoretischen Physik und der Beschleunigerphysik, außerdem zahlreiche Kooperationsprojekte, zum Beispiel die Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR (HFHF), einem Think Tank der physikalischen Grundlagenforschung, und die Graduiertenakademie GRADE Center for Hadron and Ion Research, die an der Goethe-Universität angesiedelt ist. Auch der Green-IT-Cube der GSI, eines der leistungsfähigsten und energieeffizientesten Rechenzentren der Welt, geht auf eine Entwicklung von Wissenschaftlern von Goethe-Universität und GSI zurück.

Prof. Enrico Schleiff, Präsident der Goethe-Universität Frankfurt, erläutert: „Die GSI mit der großen Beschleunigeranlage FAIR, die gerade erbaut wird, ist seit vielen Jahren ein äußerst wichtiger strategischer Kooperationspartner für die Goethe-Universität Frankfurt. So qualifizieren wir in GRADE und in der Helmholtz Forschungsakademie HFHF gemeinsam die nächste Generation junger, talentierter Forscherinnen und Forscher und öffnen ihnen Möglichkeiten, sich wissenschaftlich zu etablieren. Weiterhin haben wir im vergangenen Jahr das vom Land Hessen geförderte Schwerpunktprojekt ELEMENTS gestartet, an dem die Goethe-Universität, das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung und die TU Darmstadt beteiligt sind.“ Bei ELEMENTS experimentieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Teilchenbeschleunigern, um die Materie in extremen astrophysikalischen Objekten wie Neutronensternen zu verstehen und mit theoretischen Modellen zu beschreiben.

Präsident Schleiff ist überzeugt: „Mit der GSI verbindet uns die physikalisch-mathematische Grundlagenforschung, eines der prägenden Forschungsthemen der Goethe-Universität, die wir in unserem Profilbereich ‚Space, Time & Matter‘ gebündelt haben: Hier arbeiten rund 150 Professorinnen und Professoren und 1000 Mitarbeitende und bilden 10.000 Studierende aus. Zusammen mit der GSI wollen wir die Spitzenforschung in diesem Bereich weiter vorantreiben. Aber der neue Kooperationsvertrag geht weit über die Zusammenarbeit in der Forschung hinaus und bietet somit auch Raum für neue Kooperationsformate bis in die Verwaltung hinein.“

Prof. Paolo Giubellino, wissenschaftlicher Geschäftsführer des GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, erklärt: „Mit FAIR entsteht bei GSI eine weltweit einzigartige Beschleunigeranlage für die Forschung in der Teilchen- und Kernphysik, mit der wir neue Erkenntnisse zum Aufbau der Materie und zur Entwicklung des Universums gewinnen werden. Die enge Partnerschaft mit der Goethe-Universität wird unseren wissenschaftlichen Erfahrungsaustausch weiter fördern und die Grundlagenforschung in diesem faszinierenden Wissenschaftsfeld ausbauen. Neben dem reinen Erkenntnisgewinn erwarteten wir auch hochspannende wissenschaftliche Ergebnisse aus der biomedizinischen Strahlenforschung und der Materialforschung. Und hochtechnologische Neuentwicklungen in den Bereichen Detektor- und Sensortechnologien oder in energiesparenden Supercomputern generieren nicht nur Nutzen für die Wissenschaft, sondern auch für Wirtschaft und Gesellschaft. Wir sind froh, mit der Goethe-Universität einen so starken Forschungspartner zu haben.“

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• physikalische Grundlagenforschung

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Quelle: Goethe-Universität Frankfurt am Main 11. Juli 2022.

11. Juli 2022 – Luciano Rezzolla wird für seine „führenden Beiträge zur Entwicklung robuster numerischer relativitätstheoretischer Simulationen von astrophysischen Objekten“ geehrt – also beispielsweise die Berechnungen, die das Bild des Schwarzen Lochs Sagittarius A* im Zentrum unserer Milchstraße überhaupt erst möglich gemacht haben.

Rezzolla ist der erste Wissenschaftler einer deutschen Universität, dem diese Ehre zuteil wird. „Ich bin überglücklich, dass mein Beitrag zur Gravitationsphysik bedeutend genug war, um in diese ausgewählte Gruppe von Fellows aufgenommen zu werden.“ so Rezzolla „Ich betreibe Wissenschaft mit großer Leidenschaft und freue mich, wenn diese auch bei meinen wissenschaftlichen Kolleginnen und Kollegen Anerkennung findet.“ Zwar konnte er zur Verleihung am 8. Juli 2022 nicht nach Peking reisen. „Die Auszeichnung motiviert mich jedoch ungemein, meine Wissenschaft weiterhin mit Enthusiasmus zu betreiben – insbesondere auch als Sprecher des Clusterprojekts ELEMENTS.“

Für die nächsten Jahre legt Rezzolla damit einen Schwerpunkt auf die Entstehung schwerer Elemente bei der Verschmelzung von Neutronensternen. Im Clusterprojekts ELEMENTS forschen Wissenschaftler*innen der Goethe-Universität, TU Darmstadt, GSI und JLU Gießen aus unterschiedlichsten Bereichen der Physik an der Frage, wie unser Gold im Universum entsteht.

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• Ehrungen

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