Wien - Hunderttausend mal heißer als das Zentrum der Sonne ist Quark-Gluon-Plasma - ein Materiezustand, bei dem selbst Protonen und Neutronen in ihre Bestandteile aufgeschmolzen werden. An der TU Wien wurden in aufwändigen Computersimulationen nun einige der Geheimnisse dieses exotischen Materiezustandes, der Sekundenbruchteile nach dem Urknall existierte, untersucht. Die Ergebnisse lassen das Phänomen der sogenannten "Plasma-Instabilitäten" sichtbar und sogar hörbar werden. In Originalgeschwindigkeit abgespielt würde der Film nur einige Quadrillionstel Sekunden dauern.

Acht verschiedene Arten von Plasma-Instabilitäten

Viele Fragen zum Quark-Gluon-Plasma sind noch offen. Ein Schlüssel zum Verständnis könnten Plasma-Instabilitäten sein, das sind spontan auftretende Ströme im Plasma: Andreas Ipp vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien vergleicht das mit elektrischen Strömen, "allerdings gibt es im Quark-Gluon-Plasma gleich acht verschiedene Sorten davon". Und ähnlich wie elektrischer Strom mit elektromagnetischen Feldern zusammenhängt, sind die Ströme im Plasma mit "Gluonen-Feldern" gekoppelt.

^{Gleich acht verschiedene Sorten von spontan auftretenden Strömen gibt es im Quark-Gluon-Plasma. In den Videos wurden ihnen acht unterschiedliche Farben zugeordnet. Pfeile geben die mittlere Feldrichtung an, die Feld-Schwingungen wurden zusätzlich als Ton dargestellt. Das obere Video zeigt eine dreidimensionale Darstellung, das untere einen zweidimensionalen Schnitt durch das Plasma. (Quelle: TU Wien/YouTube)}

In aufwändigen Computersimulationen konnten die TU-Forscher nun erstmals visualisieren, wie sich bestimmte Plasma-Instabilitäten entwickeln. "Der Prozess, den der Computer in Wochen ausrechnete, und der in einem rund 30-Sekunden-Video visualisiert wurde, dauerte selbst nur einige Yoktosekunden", so Ipp. Eine Yoktosekunde (10 hoch minus 24 Sekunden) ist ein Millionstel eines Milliardstels einer Milliardstelsekunde. Die TU spricht deshalb auch vom "kürzesten Film der Welt".

Zur Unterstützung der Analysen wurde das Simulationsergebnis auch als Video mit Ton aufbereitet: Die Stärke der Gluonen-Felder sind grafisch durch Pfeile dargestellt, ihre verschiedenen Ladungen durch Farben dargestellt, und die Wellenlängen wurden in hörbaren Ton umgewandelt. Von der detaillierten Analyse dieser Turbulenzen erhoffen sich die Physiker Erklärungen für die experimentellen Beobachtungen, die bei Kollisionen von Schwerionen am Europäischen Kernforschungszentrum CERN gemacht werden. (red/APA)