Nicolaus-Copernicus-Symposium "Welt, Körper, Geist - Der Platz des Menschen im Kosmos"
Session 3: Welt


Nummer

00504

Leitung

Prof. Dr. Bruno Leibundgut, Prof. Dr. Olaf Steinkamp, Prof. Dr. Kristina Giesel

Plätze

frei

Anzahl Termine

1 Termin (4 Einheiten)

Termin

Sonntag, 26.03.2023

Uhrzeit

10:00 Uhr - 13:45 Uhr

Preis

25,00 Euro (ermäßigt 19,00 Euro (Jugendliche, Studierende))

Sonntag,
26.03.2023
von 10:00 Uhr
bis 13:45 Uhr
0 Kuppelsaal (Nicolaus-Copernicus-Planetarium) Bruno Leibundgut, Olaf Steinkamp, Kristina Giesel
Nicolaus-Copernicus-Symposium "Welt, Körper, Geist - Der Platz des Menschen im Kosmos"

Über Jahrtausende waren nur Licht und Materie als Bausteine des Kosmos bekannt. Mitte des 20. Jahrhunderts kamen dann erste Hinweise auf, dass es daneben noch eine weitere Art von Materie geben muss, die sogar häufiger ist als normale Materie. Und Ende des Jahrhunderts zeigte die Analyse von Supernovahelligkeiten, dass das Weltall nicht nur expandiert, wie man es von der Urknalltheorie her auch erwartet, sondern dass sich seine Expansion durch eine unbekannte Energieform sogar beschleunigt. Plötzlich stelle sich heraus, dass man über einen großen Teil des Kosmos eigentlich nichts weiß. Und die angestrebte Vereinheitlichung aller physikalischen Gedankengebäude zu einer „Theorie für alles“ kommt auch nicht voran, ebenso wie die Erforschung der Elementarteilchen mit immer größeren Beschleunigern. Je mehr wir forschen, desto weniger scheinen wir in Wahrheit zu wissen. Die Session „Welt“ beschäftigt sich mit diesen offenen Fragen und sucht nach einem Ausblick auf ein neues Weltbild, das sich vielleicht am Horizont abzeichnet.

 

10 bis 10.45 Uhr

Prof. Dr. Bruno Leibundgut, Europäischen Südsternwarte ESO

Das dunkle Universum: Wie Dunkle Materie und Dunkle Energie den Kosmos beherrschen

Die Entwicklung des Universums wird von seinem Inhalt bestimmt. Raum und Energie sind durch das Gravitationsgesetz, also die Allgemeine Relativitätstheorie, miteinander verknüpft. Es werden zurzeit vier „Energien“ als bedeutend im Universum in Betracht gezogen: Strahlung, baryonische (die „normale“) Materie, Dunkle Materie und Dunkle Energie. Dabei sind die beiden letzteren Begriffe Statthalter für unbekannte Physik. Im Vortrag werden die Grundsätze des heutigen kosmologischen Standardmodelles und mögliche Probleme dargestellt.

Professor Bruno Leibundgut ist seit 30 Jahren als Astrophysiker und Kosmologe tätig. Zu seinen größten wissenschaftlichen Erfolgen zählt die Mitarbeit an der Vermessung der kosmischen Ausdehnung, welche zur Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums geführt hat (Physik Nobelpreis 2011 an Brian Schmidt und Adam Riess). Die Forschungsgruppen erhielten kollektiv den Gruber Prize in Cosmology 2007 und den Breakthrough Prize for Fundamental Physics 2015. Seit über 20 Jahren ist Bruno Leibundgut als Astrophysiker an der Europäischen Südsternwarte ESO tätig. In dieser internationalen Organisation hatte er mehrere Positionen inne, unter anderen als Wissenschaftlicher Direktor, und hat sich mit dem Betrieb von Großteleskopen beschäftigt.

 

10.45 bis 11.30 Uhr

Prof. Dr. Olaf Steinkamp, Universität Zürich.

Wo stehen wir mit dem Standardmodell der Teilchenphysik – vor einer Mauer oder vor grundlegenden neuen Erkenntnissen?

Das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik, an dem seit Jahrzehnten sowohl auf theoretischer Seite als auch in großen Beschleunigerexperimenten wie am CERN intensiv geforscht wird, beschreibt die derzeit bekannten Teilchen und ihre Wechselwirkungen im Mikroskopischen extrem erfolgreich. Es geht davon aus, dass es 12 Materieteilchen und deren Antiteilchen gibt, vier Austauschteilchen, die die vier Grundkräfte vermitteln, sowie das Higgs-Boson, das vor 10 Jahren am CERN nachgewiesen wurde. Wichtige kosmologische Beobachtungen wie Dunkle Materie und Dunkle Energie werden vom Standardmodell jedoch nicht beschrieben. Außerdem müssen 18 Parameter, deren Werte sich nicht aus der Theorie ableiten lassen, anhand von Experimenten ermittelt und dann ins Modell eingefügt werden.

Was also die Welt wirklich im Innersten zusammenhält, beschreibt das Standardmodell zwar sehr gut, erklärt es aber nicht wirklich. Diese letztendlich unbefriedigende Situation wird unterschiedlich interpretiert. Die einen sehen sie als inhärenten Fehler des Modells, die anderen als Anzeichen für eine noch unbekannte Physik, die es aufzuspüren gilt.

Prof. Dr. Steinkamp arbeitet seit 1999 an der Universität Zürich. Seine Doktorarbeit fertigte er an einem Experiment am CERN an, wo er auch heute nach am LHC forscht und sich insbesondere mit der Entwicklung und dem Betrieb von Detektoren befasst.

 

12 bis 12.45 Uhr

Prof. Dr. Kristina Giesel, Universität Erlangen-Nürnberg

Die Quanten-Einstein-Gleichungen und die Physik auf der Planck-Skala

Die Einstein-Gleichungen erlauben im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) die dynamische Wechselwirkung zwischen Gravitation und (klassischer) Materie zu beschreiben. Dies findet beispielsweise Anwendung in der Kosmologie und erlaubt, die ART auf diesen makroskopischen Skalen, die in der Kosmologie relevant sind, experimentell zu bestätigen.

Die Quantenfeldtheorien im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik haben uns allerdings gelehrt, dass Materie fundamental, also auf mikroskopischen Skalen, quantisiert ist und somit nicht mehr im Rahmen der klassischen Physik beschrieben werden kann. Daher stoßen sowohl die ART als auch die Quantenfeldtheorien an ihre Grenzen, wenn man die fundamentale Wechselwirkung von Gravitation und Elementarteilchen auf dem mikroskopischen Level erforschen möchte. Man benötigt hier also eine neue fundamentalere Theorie, welche in der Lage ist, Physik auch in diesen extremen Bereichen, der sogenannten Planck-Skala, zu beschreiben. Ein Kandidat für solch eine Theorie ist die Quantengravita-tion, für deren Formulierung verschiedene Ansätze verfolgt wurden. Im Rahmen der Loop-Quantengravitation besteht das Ziel darin, die klassischen Einstein-Gleichungen in die Quantentheorie zu überführen und die physikalischen Eigenschaften und Konsequenzen solch einer Theorie zu erforschen. Dies stellt eine große Herausforderung dar. Berücksichtigt man allerdings, in welchem Maße schon die ART unser Verständnis von Raum und Zeit revolutioniert hat, bleibt mit Spannung zu erwarten, welche neuen Erkenntnisse eine Quantengravitationstheorie hier liefern kann.

Prof. Dr. Kristina Giesel lehrt und forscht seit 2013 zur Loop-Quantengravitation an der Universität Erlangen-Nürnberg.

 

12.45 bis 13.45 Uhr

Podiumsdiskussion mit den Vortragenden und Abschluss

 

Weitere Hinweise

Die einzelnen Veranstaltungsteile des Symposiums können unter den Kursnummern 00501 bis 00504 auch separat gebucht werden, die Gesamtveranstaltung unter der Kursnummer 00500.

Information

Foyeröffnung Planetarium: 26.3.23 9:00 Uhr

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