Neue DFG-Forschergruppe in der Fakultät für Physik
Koordination eines neuen EU-Netzwerkes mit zehn europäischen Universitäten
Elementarteilchen-Materie unter extremen Bedingungen
(BUZ) Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat an der Universität Bielefeld eine neue Forschergruppe in der Theoretischen Physik eingerichtet. Die Physiker werden komplexe Systeme untersuchen, die aus einer Vielzahl von Elementarteilchen bestehen. Von besonderem Interesse sind dabei kollektive Phänomene, die bei sehr hohen Temperaturen und Dichten auftreten, da derart extreme Bedingungen zu neuen Zustandsformen der Materie führen können.
Bereits seit einiger Zeit ist die Untersuchung von Elementarteilchenmaterie ein Schwerpunkt der Forschung in der Bielefelder Theoretischen Physik. Dabei werden die komplexen Systeme von vielen wechselwirkenden Elementarteilchen mit unterschiedlichen methodischen Ansätzen angegangen: mit störungstheoretischen Hochtemperaturentwicklungen, mit numerischen Simulationen auf Parallelrechnern des Instituts für die Simulation komplexer Systeme (ISKOS) sowie des Bielefelder Hochschulrechenzentrums und mit der direkten Analyse von Hochenergieexperimenten. Insbesondere die mit der Computersimulation im Zusammenhang stehenden Aspekte wurden dabei in der Vergangenheit schon von Bielefeld aus in DFG-Forschungsschwerpunkten und einem Forschungsnetzwerk der EU koordiniert, die Bielefeld als 'Center of Excellence' in diesem Gebiet anerkannte. Auch hatte die DFG bereits vor fünf Jahren den damals schnellsten Hochschulrechner in Bielefeld aufgestellt, auf dem neben Bielefeld zehn weitere deutschen Universitäten arbeiteten.
Erstmals haben sich aber nun alle, mit unterschiedlichen Methoden an der selben Thematik arbeitenden Bielefelder Theoretiker zu einer Forschergruppe (siehe auf dem Titelfoto) zusammengefunden: Rudolf Baier, Jürgen Engels, Frithjof Karsch (Sprecher), Edwin Laermann, Bengt Petersson und Helmut Satz. So entstand ein in sich schlüssiges Forschungsprojekt zu aktuellen Fragen der Elementarteilchenphysik. Zumindest war dies die Ansicht der DFG-Gutachter, die die Kohärenz der Bielefelder Arbeitsgruppe ausdrücklich hervorgehoben und die Einrichtung der neuen Forschergruppe befürwortet haben.
Die stark wechselwirkende Elementarteilchenmaterie bei hohen Temperaturen und Dichten, deren Eigenschaften in der neuen Forschergruppe untersucht werden sollen, existierte für Bruchteile einer Sekunde im frühen Universum, kurz nach dem Urknall. Sie könnte auch im Inneren von Neutronensternen existieren und dort zu neuen, bisher nur wenig untersuchten Zustandsformen der Materie führen. Phasenübergänge zwischen qualitativ unterschiedlichen Zustandsformen der Materie (ähnlich dem Schmelzen von Eis zu Wasser) sind zentrales Thema dieser Forschergruppe. Insbesondere wird erwartet, daß bei hohen Temperaturen, wie sie im frühen Universum herrschten, die elementaren Bausteine stark wechselwirkender Materie (Quarks und Gluonen) eine gasförmige Phase, das Quark-Gluon-Plasma, bilden. Neuerdings wird es auch für möglich gehalten, daß Elementarteilchenmaterie unter geeigneten Bedingungen in einer neuartigen supraleitenden Phase existieren kann. Diese Fragen sind nicht nur von kosmologischem Interesse, sondern sollen auch im Labor, am Teilchenbeschleuniger des CERN in Genf und am Brookhaven National Laboratory bei New York, experimentell untersucht werden. Die theoretischen Ergebnisse der Forschergruppe werden also bald mit experimentellen Daten konfrontiert und somit überprüft werden.
Die Arbeit der jetzt anlaufenden DFG-Forschergruppe wird zusätzlich durch eine Reihe weiterer Maßnahmen ganz wesentlich unterstützt. So empfiehlt die DFG die Anschaffung eines neuen Parallelrechners der neuesten Generation, der im Laufe des Jahres 1999 in Bielefeld in Betrieb gehen soll. Sowohl der Rechner als auch die Expertise der hiesigen Gruppe wird aber weit über Bielefeld hinaus von Nutzen sein. Das neue EU-Netzwerk 'Phase Transitions in Hot Matter', das zehn europäische Universitäten koordiniert, wird wiederum von Bielefeld geleitet. Dazu kommen wichtige technologische Entwicklungen: Im Herbst 1998 hat die NRW-Bildungsministerin Gabriele Behler die neue Gigabit-Datenleitung zwischen Bielefeld und Paderborn eingeweiht. Dieses Projekt bietet eine einmalige Grundlage für die Zusammenarbeit von Bielefelder Physikern und Paderborner Informatikern, da die neue Leitung den schnellen Datenaustausch zwischen den verbundenen Rechnern und damit den Einstieg ins Meta-Computing ermöglicht.
Die anlaufende Forschergruppe bildet somit nicht zuletzt eine wichtige weitere Stufe im Ausbau der Universität Bielefeld als Kompetenzzentrum für die Computer-Simulation komplexen Systeme.