Wissenschaftspreis:
Gesellschaft braucht Wissenschaft

Hervorragende Forschungsleistungen, die sich durch ihre gesellschaftliche

Relevanz und gute Umsetzbarkeit auszeichnen, zeichnet der Stifterverband

gemeinsam mit der Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz

(WGL) alle zwei Jahre aus.

Preisträger 2008:
Prof. Günther Rüdiger, Astrophysikalisches Institut Potsdam
Dr. Frank Stefani, Forschungszentrum Dresden-Rossendorf

Theorie zur Entstehung von Sternen und Schwarzen Löchern

im Experiment bewiesen

Die beiden Leibniz-Wissenschaftler erhalten die Auszeichnung für den im Rahmen des Projekts PROMISE (Potsdam ROssendorf Magnetic InStability Experiment) erstmalig geglückten experimentellen Beweis der Theorie der Magneto-Rotationsinstabilität. Dieser stellt einen Meilenstein der kosmischen Magnetohydrodynamik dar.

Die Magneto-Rotationsinstabilität (MRI), die
bereits in den späten 1950er-Jahren theoretisch
vorhergesagt worden war, spielt eine zentrale
Rolle bei der Entstehung von Sternen, Planeten,
Sonnensystemen und Schwarzen Löchern. Ihr
jetzt gelungener Nachweis in einem
Flüssigmetallexperiment ermöglicht methodische
Rückschlüsse auch auf industrielle
Produktionsprozesse in der Kristallzüchtung
und Metallurgie. Dazu zählen die kontaktlose
induktive Strömungstomografie beim Züchten
von Siliziumeinkristallen und der Stahlguss.

Prof. Dr. Günther Rüdiger (Foto li., Bild: AIP)

Die MRI ermöglicht die Entstehung von Himmelskörpern aus heißen Gasen und Staub. Durch die Rotation um eine zentrale Achse bilden sich abgeflachte Gebilde, so genannte Akkretionsscheiben. Das Problem bei der Entstehung zentraler Objekte ist der Drehimpuls. Eine gewisse Zähigkeit vorausgesetzt, wird Drehimpuls durch Reibung von innen nach außen transportiert. Nur unter dieser Voraussetzung kann Stoff mit reduziertem Drehimpuls nach innen strömen und schließlich vom zentralen Objekt aufgesammelt werden. Die Reibungswärme wird abgestrahlt, was zum Beispiel die gewaltige Leuchtkraft von Quasaren erklärt. Die erforderliche Zähigkeit der Akkretionsscheiben kann nur von Turbulenz herrühren, deren Ursprung allerdings lange Zeit eines der großen Rätsel der Astrophysik war. Nach einem bekannten Kriterium sollten nämlich Strömungen in Akkretionsscheiben laminar sein, also keinen Übergang zur Turbulenz zeigen.

Die Lösung ist die Magneto-Rotationsinstabilität, die besagt, dass Akkretionsscheiben durch magnetisch induzierte Turbulenzen so stark gebremst werden, dass es zur Entstehung kompakter Himmelskörper kommt. Auf die Astrophysik wurde die MRI erstmals 1991 angewandt, allerdings ohne die Theorie im Experiment beweisen zu können. Das seit mehreren Jahren andauernde Wettrennen um diesen erstmaligen Beweis haben die Leibniz-Wissenschaftler aus Potsdam und Dresden letztendlich gewonnen. Die Ergebnisse wurden in mehreren renommierten Fachzeitschriften wie Physical Review Letters, Astrophysical Journal und New Journal of Physics veröffentlicht.

Dr. Frank Stefani am
PROMISE-Experiment im
Forschungszentrum
Dresden-Rossendorf
(Bild: FZD)






Leibniz-Präsident Prof. Ernst Th. Rietschel ist von der Auszeichnung von PROMISE begeistert: "Das Projekt PROMISE ist der Beweis, dass Wissenschaftler, deren Arbeit auf den ersten Blick kaum Anknüpfungspunkte zu haben scheint, im interdisziplinären Netzwerk der Leibniz-Gemeinschaft außergewöhnliche Ansätze verwirklichen und zu ganz bemerkenswerten wissenschaftlichen Erkenntnissen kommen können."

Dr. Arend Oetker, Präsident des Stifterverbandes: "Wissenschaft ist Dienst an der Gesellschaft, auch wenn sich der gesellschaftliche Bezug nicht immer von vorneherein absehen lässt, wie die Arbeit von Prof. Rüdiger und Dr. Stefani beweist. Dass aus astrophysikalischer Grundlagenforschung Innovationsideen für die Stahlproduktion oder die für die Produktion von Mikrochips und Solarzellen benötigte Kristallzüchtung erwachsen, ist eben nur auf den ersten Blick überraschend, prädestiniert die Arbeit aber für den Wissenschaftspreis des Stifterverbandes."

Die Preisträger

Prof. Dr. Günther Rüdiger (63) studierte Astrophysik in Jena und promovierte 1971 an der Akademie der Wissenschaften der DDR. Seit 1992 ist Prof. Günther Rüdiger am Astrophysikalischen Institut Potsdam tätig, seit 2000 als Leiter der Abteilung Magnetohydrodynamik und Turbulenz. Seit 1995 ist der gebürtige Dresdener auch Professor für Astrophysik an der Universität Potsdam.

Dr. Frank Stefani (46) studierte Physik in Dresden und promovierte 1995 in theoretischer Physik an der Universität Leipzig. Seit 1996 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Sicherheitsforschung des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf.