Homepage: Magnetisches Universum ins Labor geholt Astrophysikern gelingt Schlüsselexperiment

Einem internationalen Forscherteam ist erstmals der experimentelle Nachweis der so genannten Magnetorotationsinstabilität (MRI) gelungen. Die Idee und die theoretischen Grundlagen für das Experiment stammen von Prof. Günther Rüdiger vom Astrophysikalischen Institut Potsdam (AIP) und Dr. Rainer Hollerbach von der Universität Leeds. Die experimentelle Umsetzung erfolgte mit Hilfe von Dr. Gunther Gerberth vom Forschungszentrum Rossendorf.

Das Experiment lief unter dem Namen Promise, eine Abkürzung für „Potsdam Rossendorf Magnetic Instability Experiment“. Untersuchungsgegenstand waren die Wechselwirkungen zwischen Magnetfeldern sowie Zentrifugal- und Schwerkraft bei der Entstehung des Universums. So hat sich der Kosmos zwar immer weiter ausgedehnt, sein stofflicher Inhalt aber zu Sternsystemen, Sternen, Planeten und schwarzen Löchern zusammengeballt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass das kosmische Material dabei einen sehr starken Drehimpuls besitzt. Um jedoch Gebilde wie Sterne, Planeten oder Schwarze Löcher hervorzubringen, muss diese Rotation fast komplett abgebremst werden. Dies kann nur durch enorm turbulente Reibung geschehen. Woher diese kommt, dank derer die Materie ihren Drehimpuls verliert, ist eine der großen Fragen der Astrophysik. Vermutet wird, dass Magnetfelder dabei einen entscheidenden Einfluss haben.

Das nun dazu durchgeführte Experiment gehört zu den Gewinnern bei der Ausschreibung von Forschungsgeldern durch die Leibniz-Gemeinschaft im vergangenen Jahr. Zur Durchführung ließen die Forscher zwischen zwei unterschiedlich schnell rotierenden Zylindern eine silbrig glänzende Legierung aus Gallium, Indium und Zinn einströmen. Die Drehzahlen waren so eingestellt, dass zunächst nichts weiter passiert. Durch das Hinzufügen eines speziell geformten Magnetfeldes wurde aus der einfachen hydrodynamischen Strömungsanlage eine komplizierte magnetohydrodynamische Turbulenzmaschine. Die Geschwindigkeit des flüssigen Metalls wurde während des Experiments mit speziellen Ultraschallsensoren gemessen.

Der Trick, durch den das, was im Kosmos so selbstverständlich abläuft, auf die Möglichkeiten eines Labors reduziert werden kann, bestand darin, das rotierende Flüssigmetall einem Magnetfeld mit schraubenförmigen Feldlinien auszusetzen. Das Feld wurde durch elektrische Ströme entlang der Achse und durch eine äußere Spule erzeugt. Im Kosmos funktioniert das gleiche Experiment, das nun erstmals im Labor durchgeführt wurde, für noch einfachere und viel schwächere Magnetfelder. Die Magnetorotationsinstabilität zeigt sich im Experiment als wandernde Welle von Strömungswirbeln. Die Eigenschaften dieser Welle stimmten mit den theoretischen Berechnungen überein und bestätigten somit die Annahme der Forscher.Nana Heymann