Sterne auf der Erde erforschen?

Konzeptdarstellung eines Neutronensternes.
© NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image LabKonzeptdarstellung eines Neutronensternes. Wichtige Eigenschaften solcher Sterne können nun mithilfe der neuen Erkenntnisse auf der Erde simuliert werden.

Wissenschaftlern der Universitäten Düsseldorf und Kiel ist es gelungen, eine Methode zu entwickeln, mit der ein riesiges Magnetfeld, wie es sonst nur auf Neutronensternen herrscht, simuliert und erforscht werden kann. In dem jetzt in der Fachzeitschrift Physical Review Letters erschienenen Artikel wird von Dr. Hanno Kählert und Professor Hartmut Löwen (Heinrich-Heine-Universität) und Professor Michael Bonitz (Christian-Albrechts-Universität zu Kiel) theoretisch nachgewiesen, dass wenige Mikrometer große Teilchen in einem komplexen Plasma, das in in Rotation versetzt ist, sich genauso verhalten, als befänden sie sich in einem gigantischen Magnetfeld.
Neutronensterne gehören zu den extremsten Objekten im Weltall: Sie sind zwar nur 20 km groß, dafür aber bis zu dreimal so schwer wie unsere Sonne. Darüber hinaus weisen sie häufig riesige Magnetfelder auf – mehr als 300 Millionen mal stärker als das Erdmagnetfeld.
Zusammen mit Kieler Experimentalphysikern ist nun ein besonderer Kniff gelungen, wie in einem Labor auf der Erde einige der Auswirkungen solch extremer Zustände untersucht werden können: Hierzu muss man ein aus wenigen Mikrometer großen Partikeln bestehendes komplexes Plasma in Rotation versetzen. Theoretische Überlegungen und Modellrechnungen haben ergeben, dass die Partikel auf diese Weise ähnliche Kräfte erfahren, als ob sie sich im Magnetfeld eines Neutronensterns befinden würden – ohne überhaupt ein Magnetfeld anlegen zu müssen.

Die Grundidee dieser Analogie konnte inzwischen mit einer von Jan Carstensen, Dr. Franko Greiner und Professor Alexander Piel (CAU) entwickelten Methode zur Erzeugung rotierender komplexer Plasmen in einem Laborexperiment bestätigt werden. Es wird aber noch viel Entwicklungsarbeit erfordern, bis Fragestellungen der Neutronensterne im Labor erforscht werden können.

Originalpublikation:
H. Kählert, J. Carstensen, M. Bonitz, H. Löwen, F. Greiner, and A. Piel (2012): "Magnetizing a complex plasma without a magnetic field", Phys. Rev. Lett. 109, 155003 (2102),
prl.aps.org/abstract/PRL/v109/i15/e155003

Weitere Informationen:
Webeite Hartmut Löwen: www2.thphy.uni-duesseldorf.de/
Webseite Michael Bonitz: www.theo-physik.uni-kiel.de/~bonitz/index.html
Webseite Alexander Piel: www.ieap.uni-kiel.de/plasma/ag-piel/

Kontakt:
Prof. Dr. Michael Bonitz
0431/ 880-4122
bonitz@physik.uni-kiel.de

Prof. Dr. Hartmut Löwen
Heinrich-Heine-Universität
0211/81-11377
hlowen@thphy.uni duesseldorf.de