Die Forscher haben ihre Ergebnisse kürzlich im Fachjournal "Physical Review Letters" publiziert, berichtet die TU am Dienstag in einer Aussendung.
Die Studie:
"Violation of the Holographic Viscosity Bound in a Strongly Coupled Anisotropic Plasma" ist im Fachjournal "Physical Review Letters" erschienen.
Verlust der inneren Reibung
Wie dick- oder dünnflüssig eine Substanz fließt, wird durch die Viskosität angegeben: Honig etwa ist eine viskose Flüssigkeit mit starken inneren Reibungskräften. Wasser dagegen besitzt eine niedrige Viskosität, Quantenflüssigkeiten wie suprafluides Helium können extrem kleine Viskositäten erreichen. Solche Supraflüssigkeiten verlieren bei sehr tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt von - 273 Grad Celsius jede innere Reibung.
Im Jahr 2004 wurde berechnet, dass es aufgrund der Quantentheorie eine absolute Untergrenze für Viskosität gibt. Während etwa supraflüssiges Helium weit oberhalb dieser Schranke bleibt, wurde 2005 am Quark-Gluon-Plasma ein Wert nur knapp oberhalb dieser Schranke gemessen.
Frei fliegende Teilchen:
Das Universum bestand Sekundenbruchteile nach dem Urknall aus diesem Quark-Gluon-Plasma. Bei Temperaturen Hunderttausend mal heißer als das Zentrum der Sonne fanden Elementarteilchen wie Quarks und Gluonen noch nicht zu Protonen und Neutronen zusammen, sondern bewegten sich frei. Heute kann man so einen Materiezustand in Teilchenbeschleunigern wie dem "Large Hadron Collider" (LHC) des Europäischen Teilchenforschungslabors CERN bei Genf reproduzieren.
Tests am CERN
Dominik Steineder vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien zeigte nun in seiner Dissertation bei Anton Rebhan, dass sich die theoretische Untergrenze für die Viskosität in bestimmten Fällen noch unterbieten lässt. In den bisherigen Berechnungen nahm man an, dass das Plasma symmetrisch ist und von allen Seiten gleich aussieht, also "isotrop" ist.
Tatsächlich ist aber ein Plasma, das bei einer Kollision in einem Teilchenbeschleuniger entsteht, ganz am Anfang nicht isotrop, betonte Rebhan. Weil die Teilchen entlang einer bestimmten Richtung beschleunigt und zur Kollision gebracht werden, zeigt das dabei entstehende Quark-Gluon-Plasma unterschiedliche Eigenschaften, abhängig von der Richtung, aus der man es betrachtet.
Die TU-Physiker fanden nun eine Möglichkeit, diese Richtungsabhängigkeit mitzuberechnen. Dabei zeigte sich völlig überraschend, dass dadurch die Viskosität nicht mehr nach unten beschränkt ist. Am CERN sollen nun in Quark-Gluon-Plasma-Experimenten diese theoretischen Vorhersagen getestet werden.
science.ORF.at/APA
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