Aachen - Mit RWTH-Beteiligung: Dieses Experiment soll das Universum erklären

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zur Webansicht Sa. 16.12.2017

Mit RWTH-Beteiligung: Dieses Experiment soll das Universum erklären

Von: Marie Eckert
Letzte Aktualisierung:

Aachen. Das Experiment ist einzigartig, es ist groß – und es ist an einem kritischen Punkt. Es läuft seit sechs Jahren, 400 Kilometer von der Erde entfernt: Auf der Raumstation ISS. Es trägt den etwas sperrigen Namen Alpha-Magnet-Spektrometer-Experiment (kurz AMS) und soll Licht in die Frage aller Frage bringen: Wie ist das Universum entstanden?

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Das neue Kühlsystem: Im Team von Professor Stefan Schael arbeiten Andreas Zosgornik (links) und Carlos Solano. Foto: Andreas Herrmann

Es gibt nur ein Problem: Das Kühlsystem des Geräts. „Fast immer ist die Kühlung das Problem bei Experimenten“, sagt Stefan Schael. Er ist Professor des 1. Physikalischen Instituts der RWTH und damit maßgeblich am AMS-Experiment beteiligt. Mit ihm und seinem Institut arbeiten noch 60 weitere Forschungsinstitute aus 16 Ländern daran. Das große Ziel: Antimaterie finden.

Drei von vier Pumpen sind kaputt

AMS produziert Wärme, viel Wärme. Aktuell sind aber drei der vier Pumpen des Kühlsystems kaputt. Noch ist alles in Ordnung, denn eine Pumpe reicht aus. Dennoch: „Als eine nach der anderen ausgefallen ist, sind wir nervös geworden“, sagt Schael. Die restlichen drei Pumpen waren als Ersatz gedacht – jede von ihnen hat eine Lebensdauer von fünf Jahren, macht also insgesamt 20 Jahre Kühlung fürs Projekt. Doch nun sind gerade einmal sechs Jahre rum, und drei Pumpen funktionieren nicht mehr. Schuld ist unter anderem das Kühlmittel, flüssiges CO2 bei einem Druck von 40 bar.

Deswegen arbeitet ein internationales Team von 20 Leuten gerade mitten auf dem Campus Melaten mit Hochdruck an einem neuen, verbesserten Kühlungssystem, das Anfang 2019 gen Weltall geschickt werden soll. Wenn die letzte Pumpe bis dahin nicht durchhält, könnte das Ganze auf der Kippe stehen, sagt Schael. Im Moment gebe es aber keine Hinweise auf Probleme mit der Pumpe. „Die wird jetzt wie ein rohes Ei behandelt“, sagt Schael. Und: „Hätten wir das Wissen von heute schon früher gehabt, hätten wir jetzt wahrscheinlich auch mehr als eine funktionierende Pumpe.“

Die Ergebnisse sollen helfen, die grundlegenden Fragen des Lebens zu lösen. Warum gibt es uns und unsere Welt? Was fast schon ein bisschen religiös anmutet, ist reine Physik. Das Universum besteht aus Materie. Zu jedem Teilchen gibt es aber auch ein Antiteilchen, in diesem Fall Antimaterie. Hätte es nach dem Urknall genauso viel Materie wie Antimaterie gegeben, hätten sie sich gegenseitig vernichten müssen.Übrig geblieben wäre bloß die Energie aus diesem Vorgang – das Universum wäre leer und folglich gäbe es auch keine Menschen. Was ist mit der Antimaterie passiert, wo ist sie? „Das ist eines der großen Mysterien der modernen Physik, und trotz weltweiter intensiver Forschung haben wir bisher keine Antworten“, sagt Schael.

Der Alpha-Magnet-Spektrometer wiegt rund 7,5 Tonnen und ist an der ISS angedockt. Wie der Name schon sagt, ist das Herzstück ein Magnet. „Von der Form her ist er mit einem Donut vergleichbar“, sagt Schael. Die Teilchen fliegen durch den Magnet hindurch, Tag für Tag, in sechs Jahren gut 100 Milliarden Teilchen. Im Magneten sind Detektoren, die die Flugbahn der Teilchen aufnehmen.

„Das kann man sich vorstellen wie einen Fotoapparat“, sagt Schael. „Wir messen damit, welche Energie und welche elektrische Ladung die Teilchen haben.“ Und mit diesen Aufnahmen und diesem Wissen könnten die Forscher auch Antimaterie erkennen, wenn sie denn vorbeifliegen würde. „Wir sind noch nicht sicher, ob wir schon Antimaterie gefunden haben. Wir haben einige sehr, sehr, sehr seltene Ereignisse die genau so aussehen. “

Wenn also alles gut geht, wird Anfang 2019 eine amerikanische Crew zur Raumstation fliegen und das AMS retten. Im Moment trainieren die Astronauten schon dafür: An einem 1:1-Modell in einem Swimming-Pool unter Wasser, um Weltraum-Bedingungen zu simulieren. Auf der ISS muss die Crew dann in voller Montur die sechs Millimeter dicken Kühlleitungen durchtrennen, das neue System anschließen und die Schnittstelle dicht machen – eine der kompliziertesten Aktionen der Nasa im Weltraum bisher und nicht ungefährlich für die Astronauten, sagt Schael.

Bis 2024 wird die Raumstation mindestens weiterbetrieben – und so lange möchten Schael und all die anderen Forscher mit dem Experiment so viele Daten wie möglich sammeln.

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