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Anhang E

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Materie und Leben – Forschung über Big bang

Im Scientific American, in der seriösen Zeitschrift für gebildete Laien (May 2006, S.24 A), wird in „The first Few Microseconds“ beschrieben, was neulich mit dem „Relativistic Heavy Ion Collider“ im Brookhaven National Laboratory, Long Island, USA, erreicht worden ist. Es geht um nichts weniger, als die Bedingungen zu rekonstruieren, die bei der Geburt des Universums herrschten: höchste Drücke, höchste Temperaturen, höchste Geschwindigkeiten, Zerlegung von Atomkernen in die Einheiten der Materie (Quarks und Gluonen etc.). Die Ergebnisse sind faszinierend: nach 10-43 Sekunden 1032 Grad Celsius, Inflation (Aufblähung des Universums) nach 10-35 Sekunden bei 1028 Grad, Quark-Gluon Medium ab 10-11 Sekunden bis zu 10-6 Sekunden; nach 100 Sekunden die Bildung der Atomkerne von Wasserstoff und Helium durch Zusammenlagerung von Quarks und Gluonen vermittels der „starken Kraft“ bei 109 Grad, nach 380 Jahren erste neutrale, d.h. elektronenhaltige Atome bei 2700 Grad. Die Anlage besteht aus zwei 3.8 km langen, ringförmigen Tunnels, in denen Goldatom-Kerne in gegenläufiger Bahn auf 0.9999% der Lichtgeschwindigkeit (300'000 km pro Sekunde) beschleunigt werden (Anzahl Protonen im Atomkern = Protonen- oder Kernladungszahl = Ordnungszahl. Im Gold: 79, entsprechende Anzahl Elektronen in der „Atomhülle“. Protonenzahl + Neutronenzahl = Massenzahl. Im Gold 79 Protonen + 118 Neutronen + 79 Elektronen im nicht-ionisierten Zustand = 276 Teilchen ohne Quarks und Gluonen und andere „Bruchstücke“). Die intakten Protonen (und „Neutronen“) werden von 870 supraleitenden (kein Ohm’scher Widerstand) Magneten auf den Ringbahnen gehalten. Die Supraleitung wird erzeugt mit Hilfe von Tonnen von flüssigem Helium als Kühlmittel. Die Atomkerne werden nicht auf feste Ziele gelenkt, sondern prallen in vier Kreuzungen direkt aufeinander („Mini-Big Bangs“), wonach die Trümmer analysiert werden. Diese Trümmer entsprechen den Bausteinen von Materie und Energie, die „damals noch frei“ vorhanden waren. Bei typischen Kollisionen werden mehr als 5000 Partikel für kurze Zeit aus ihren Bindungen gelöst. Die Analyse erfolgt mit verschiedenartigen Detektoren und leistungsfähigen Rechnern; zwei davon finden sich in dreistöckigen Hallen mit tausenden von Tonnen Magneten, Detektoren und Schutzschildern.