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2016 - Julia Freund

Dark Matter in Astroparticle Physics

Attendence of the Summer School on "Dark Matter in Astroparticle Physics" at the University of Jyväskylä, Finland
14.Aug.2016 bis 20.Aug.2016

Julia Freund
Contact: freund.j(/\t)gmx.at

Mein Name ist Julia Freund und ich studiere Technische Physik an der JKULinz. Der Grund, schon als Studentin im 4.Semester an dieser Summer School teilzunehmen, liegt einerseits an der hochinteressanten Thematik, andererseits daran, einmal über den Tellerrand der Bachelor-Ausbildung zu blicken. Daher machte ich mich am Sonntag, dem 14. August, Richtung Helsinki auf, von woich eine Stunde bis nach Jyväskylä weiterflog.

Was ist Dunkle Materie? Aus astronomischen Messungen und Beobachtungen der 1930er Jahre geht hervor, dass Bewegungen der Galaxien im Coma-Galaxiehaufen eigentlich langsamer ablaufen sollten: die Berechnungen und die Beobachtungen stimmten nicht überein. Wie damals der Schweizer Astrophysiker Fritz Zwicky, haben auch wir auf der Summer-School mithilfe des Viral-Theorems dieses Ergebnis bekommen. Der erste Tag wurde also dazu genutzt aufzuzeigen, dass offensichtlich Masse fehlt, die jedoch nicht so einfach beobachtet werden kann.

Es wird zwischen (heißer), warmer und kalter Dunkler Materie unterschieden. Nach derzeitigem Stand der Wissenschaft ist der Großteil der Dunklen Materie kalt. Hierbei bedeutet
"kalt", dass diese Materie nicht relativistisch ist, also eine im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit vernachlässigbar kleine Geschwindigkeit besitzt.
In den Vorlesungen wurde bewiesen, dass (kalte) dunkle Materie nicht eine uns bekannte Materie sein kann, beispielsweise können es keine Neutrinos sein. Wären Neutrinos dunkle Materie, würde es nämlich zu Dichteschwankungen im Universum kommen, dies ist jedoch nicht der Fall.

Als Modell für dunkle Materie wurden sogenannte WIMPs (weakly interacting massive particles) eingeführt. Ein WIMP ist ein massereiches, schwach wechselwirkendes Teilchen, das sich außerhalb des Standardmodells der Teilchenphysikbefindet. Die Interaktion von Standardmodellteilchen und Dunkler Materie wurde uns im Kurs detailliert beschrieben.

Das abschließende Thema war die Detektion dunkler Materie.

  • Eine Möglichkeit ist dabei ihre direkte Detektion, dabei soll die Dunkle Materie mit einem bekannten Atomkern elastisch kollidieren.

  • Bei der indirekten Messung von WIMPs wird angenommen, dass sich die Dunkle Materie in der Nähe schwerer Objekte in deren Gravitationspotential ansammelt. Durch die erhöhte Materiedichte nahe dem schweren Objekt steigt die Rate der Paarvernichtungsprozesse. Somit kann Dunkle Materie indirekt über die entstehenden Standardmodell-Teilchen gemessen werden.

  • Schließlich wird noch versucht, mithilfe von Teilchenbeschleunigern, wie dem LHC, durch das Zusammenprallen vieler sehr schneller Teilchen Dunkle Materie zu erzeugen.

Zusammenfassend kann ich sagen, dass diese Summer School für mich sowohl fachlich, als auch persönlich eine Bereicherung war. Neben Denkanstößen für weitere Kurse, welche ich unbedingt noch belegen möchte, lernte ich viele Jungphysiker und Techniker kennenund konnte Kontakte in viele verschiedene Länder knüpfen. Auch die finnische Kultur kennen zu lernen habe ich äußerst genossen. Außerdem fühle ich mich nun sehr motiviert für ein künftiges Auslandssemester und ich kann allen nur empfehlen, ebenfalls eine Summer School zu absolvieren.

Abschließend möchte ich mich besonders bei der "Willhelm Macke Stiftung" bedanken, die es mir ermöglicht hat, all diese Erfahrungen zu sammeln.