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Campus-News: Studium und Studenten-Leben an den Hochschulen im Rhein-Main-Gebiet

20. Dezember 2012

Supernova Goethe-Universität: Das Leuchten der Atomkerne

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Der Krebsnebel: Überrest einer Supernova, die vor fast tausend Jahren, im April 1054, erstmals auf der Erde wahrgenommen wurde. Foto: AFP

Die Physikerin Kerstin Sonnabend holt die Sterne ins Labor. Die Frankfurter Wissenschaftlerin erforscht, was im Innern einer Supernova abläuft.

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Zettel, die den Weltuntergang ankündigen und zur Party einladen, hängen überall im Institut für Angewandte Physik auf dem Campus Riedberg. Die etwas andere Weihnachtsfeier von Studenten der Goethe-Universität. Kerstin Sonnabend ist kurz vor dem angeblich drohenden Ende jedoch ganz entspannt. Die Physikerin kennt sich mit Kernreaktionen, Sternen und dem Universum aus und glaubt nicht an Maya-Kalender. In ihrer Vorlesung hat sie dennoch einen kurzen Abstecher zum Thema gemacht, denn auch die Endzeitstimmung hat schließlich mit Sternen zu tun, „mit der Veränderung der Himmelskonstellation“, sagt Sonnabend.

Experiment dauert eine Woche

Präzession nennt man in der Astronomie die Richtungsänderung der Erdachse. Der Planet „eiert“ ein wenig. Wenn man die Sterne beobachtet, ist das sichtbar und vermutlich haben die Maya das erkannt. Für sie markierte das ominöse Datum aber eher den Beginn eines neuen Zyklus als den Untergang, glaubt Sonnabend. Die Kernphysikerin wird also auch heute oder morgen noch im Keller ihres Instituts stehen und an ihren Experimenten arbeiten. Die 36-Jährige erforscht, welche Kernreaktionen im Innern ablaufen, wenn Sterne explodieren. Sie untersucht sogenannte Supernovae und stellt diese physikalischen Ereignisse im Labor nach.

Der Detektor hat Ähnlichkeit mit einem überdimensionalen Morgenstern. Eine stachelige Metallkugel, in der 42 hochsensible Messgeräte stecken. Die Probe im Innern – radioaktives Material, das in einem Labor im norwegischen Oslo speziell für die Versuche hergestellt wird – wird mit einem Protonenstrahl beschossen, der im uni-eigenen Beschleuniger „FRANZ“ erzeugt wird. Tag und Nacht läuft ein solches Experiment, bis zu einer Woche lang. „Wir messen die Summe der Photonen, die dabei emittiert werden“, sagt sie. Photonen werden auch Lichtteilchen genannt.

Kerstin Sonnabend am Detektor des Physik-Institutes.
Kerstin Sonnabend am Detektor des Physik-Institutes.
Foto: peter-juelich.com

Das helle Licht der Sterne entsteht, wenn in ihrem Innern Atomkerne verschmelzen. Eine Sternenexplosion, Supernova, ist ein hellleuchtendes und weithin sichtbares Ereignis. Alle Elemente im Universum sind aus der Verschmelzung von Atomkernen in Sternen entstanden, die sich als Asche am Ende der Lebenszeit eines Sterns im Weltraum verteilen. Auch der Mensch besteht aus Sternenstaub. Nicht jede Supernova läuft jedoch gleich ab, sagt Kerstin Sonnabend. Welche Kernreaktionen das im Detail sind und warum, will die Experimentalphysikerin genau ergründen. Dafür hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft die 36-Jährige in ihr Emmy-Neother-Programm aufgenommen. Fünf Jahre lang wird sie gefördert und kann eine eigene Forschungsgruppe für Nukleare Astrophysik aufbauen.

Erst Kinder, dann Karriere

Woher kommen wir und wohin gehen wir? Diesen klassischen Fragen der astrophysikalischen Grundlagen-Forschung ist die Mutter zweier Kinder eigentlich seit ihrer Schulzeit auf der Spur. Naturwissenschaften haben sie immer schon fasziniert, an der TU Darmstadt schrieb sie sich für Mathematik, Physik und später während der Promotion auch „so nebenbei“ noch für Informatik ein. Anfangs studierte sie auf Lehramt, doch sie merkte schnell, dass die Forschung ihr Metier ist.

„Ich höre erst auf, wenn ich alles verstanden habe“, lacht sie. Dabei stürzt sie sich auch nicht „auf einzelne Bröckchen, sondern das breite Ganze“. Sie wurde Assistentin am Institut für Kernphysik in Darmstadt, wechselte 2011 an die Goethe-Universität nach Frankfurt. Sonnabend interessiert sich für eine Bandbreite von Astronomie über Astrophysik bis Kernphysik. Die Interdisziplinarität ihrer Forschung, die Zusammenarbeit mit Studenten und Kollegen aus verschiedenen Fachbereichen, fasziniert sie. Dass sie dabei oft die einzige oder eine von wenigen Frauen war und ist, macht ihr nichts aus. „Ich habe es nie als Nachteil empfunden, in einem von Männern dominierten Wissenschaftsbereich zu arbeiten.“

Forschung und Familie kriegt sie unter einen Hut. Bei ihrer Promotion war sie hochschwanger. „Ich habe es bewusst genau anders herum gemacht“, sagt sie. Erst Kinder, dann Karriere. Mittlerweile sind die Töchter sieben und acht Jahre alt. Und ebenso neugierig wie die Mutter. Wenn Kerstin Sonnabend heimkommt, wird auch dort experimentiert. Mit Wasserschale, Spiegel und Taschenlampe erklärt sie dann, wie Regenbögen entstehen.

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