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Innovationsfonds FRONTIER:
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CellNetworks:
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Geht's auch einfacher?

Riesenteleskope, Großrechner und neue Satelliten stehen für ein goldenes Zeitalter der Astronomie. Der Kosmologe Matthias Bartelmann, Mitglied im Direktorium der Heidelberger Graduiertenschule für Fundamentale Physik (HGSFP), und sein Mitarbeiter Christian Angrick, der an der Graduiertenschule promoviert wurde, finden es nicht ausreichend, immer komplexere Modelle berechnen zu können. Nur wenn sie einfacher würden, könnten sie auch wirklich besser sein.

Herr Bartelmann, Sie wirken beschwingt.

Matthias Bartelmann Gestern haben wir den Antrag für die dritte Säule der Exzellenzinitiative abgegeben, jetzt kann ich mich nach sieben Monaten wieder meiner Forschung widmen. Ich habe meine Arbeitsgruppe vernachlässigt, und auf meinem Schreibtisch liegt ein Dutzend Abschlussarbeiten.

Matthias Bartelmann, Christian Angrick
Matthias Bartelmann und Christian Angrick

Das klingt nicht so, als hätte die Exzellenzinitiative Ihre Forschungsbedingungen verbessert.

Bartelmann Doch, die Physik hat sie sogar stark vorangebracht. Wir bilden durch die strukturierte Promotion besser aus und haben eine professionelle Verwaltung aufgebaut. Unsere Doktoranden werden jetzt von je drei Dozenten im Kollektiv betreut, zwei temporäre Professoren tragen zur Lehre bei. Und die vier Nachwuchsgruppenleiter der HGSFP haben sich unersetzlich gemacht. Wenn man Postdocs Verantwortung gibt, werden sie kreativ. Sie sind unabhängig und können mir in Seminaren auch mal heftig widersprechen. Das ist auch für Studierende eine unbezahlbare Erfahrung. Diese Kultur müssen wir uns erhalten.

Was hat die Exzellenzinitiative gebracht?

Bartelmann Ohne die Exzellenzinitiative hätten wir nie diesen Aufbruch erlebt. Sie hat also den Beweis erbracht, dass uns eine erweiterte Forschungsförderung voranbringt. Das sollte der öffentlichen Hand die Entscheidung erleichtern, auch langfristig mehr Geld in die Wissenschaft zu stecken. Dann aber brauchen wir mehr verlässliche Grundfinanzierung. Hier am Institut haben wir fünf Stellen, denen 50 drittmittelfinanzierte Mitarbeiter gegenüberstehen - inhaltlich riskante Forschung funktioniert aber nicht nur über Drittmittel oder Fünfjahrespläne. In der Hinsicht war Christian Angricks Arbeit recht ungewöhnlich.

Inwiefern?

Bartelmann Ich habe ihm nach seiner mündlichen Diplomprüfung von einer Idee erzählt, von der ich selbst nicht wusste, ob sie funktioniert. Die meisten anderen hätte das abgeschreckt, er hat sich sofort begeistern lassen.

Worum geht es?

Christian Angrick Als Kosmologen interessiert uns, wie alt das Universum ist, wie viel Materie es umfasst und wie viel Dunkle Energie - dazu gibt es verschiedene theoretische Modelle, deren Erklärungsgehalt wir ständig prüfen. Dazu untersuchen wir zum Beispiel Galaxienhaufen, das sind auf den ersten Blick Ansammlungen von Galaxien und heißem Gas, die jedoch zu einem Großteil aus Dunkler Materie bestehen. Ich habe nach einem komplett neuen Verfahren gesucht, die Anzahl von Galaxienhaufen abzuschätzen, die wir finden müssten, wenn wir ein bestimmtes kosmologisches Modell annehmen. Bisher hatte man das immer in Abhängigkeit von ihrer Masse ermittelt, die sich aber nicht eindeutig definieren lässt. Ich habe einen Weg gefunden, das zu umgehen, indem ich sie ausschließlich über die Temperatur ihrer Röntgenstrahlung charakterisiere, die das Gas im Inneren eines solchen Galaxienhaufens aussendet.

Und wie hilft das, unser Universum besser zu verstehen?

Angrick Am Ende steht eine Kurve, die jeder Röntgentemperatur eine Anzahl von Galaxienhaufen zuordnet. Ein Modell, das bestimmte Mengen Dunkler Energie und Dunkler Materie annimmt, muss nun in Simulationen auch diese Kurve liefern. Sonst hat es einen Fehler und muss nachgebessert werden.

Woher kommt Ihre Begeisterung für die Astronomie?

Angrick Bei Bekannten meiner Eltern durfte ich ab und an durch ein Teleskop schauen, wir haben unter anderem Saturnringe beobachtet. Das hat mich fasziniert. Der kleine Mensch versucht das große Ganze zu begreifen, obwohl es mit seinem Alltagserleben nichts zu tun hat. Meine Fragen sind seither allerdings nicht weniger geworden - wir wissen zum Bei spiel immer noch nicht, woraus Dunkle Materie besteht.

Wie haben die immer leistungsfähigeren Instrumente die Astronomie verändert?

Bartelmann Man spricht zu Recht vom goldenen Zeitalter der Astronomie. Zum Beispiel schließen wir mit dem Planck-Satelliten, für den ich fünf Jahre lang den deutschen Beitrag aufgebaut und koordiniert habe, den letzten unerforschten Wellenlängenbereich. Als wir mit Planck begannen, wussten wir nicht, wohin mit fünf Terabyte Daten. Die passen heute in eine Hemdtasche.

Angrick Außerdem sind aufwendige Simulationsrechnungen jetzt schneller und besser aufgelöst. Der Umfang der Berechnungen in meiner Doktorarbeit wäre zu Herrn Bartelmanns Anfangszeit wahrscheinlich undenkbar gewesen.

Bartelmann Allerdings hat Christian Angrick nicht wegen der Computer Neuland betreten, sondern weil er einen komplett neuen Ansatz gewagt hat. Genau das kommt mir heute zu kurz. Solange wir nur die immer gleichen Modelle mit höherer Auflösung simulieren, neigen wir dazu, die unverstandene Wirklichkeit durch Modelle mit unverstandener Komplexität zu ersetzen. Unsere Modelle werden immer komplexer, weil unsere Computer das bewältigen können. Tiefen physikalischen Fortschritt würde ich aber darin sehen, sie zu vereinfachen. Für wirkliche qualitative Sprünge fehlt uns die Muße. Wir müssten auch mal ein paar Monate über einem Problem brüten dürfen.

Herr Angrick, war früher alles besser?

Angrick Ich hatte Glück, denn am Ende meiner Arbeit stand eine Aussage, die für sich genommen wissenschaftlich relevant ist. Das ist längst nicht mehr in jeder Dissertation der Fall - und hatte sicher damit zu tun, dass ich auch mal einige Wochen vor einem weißen Blatt sitzen durfte, dass ich wilde Ideen entwickeln und wieder verwerfen konnte. Insofern teile ich die Kritik - ich finde es ärgerlich, dass ich lieber eine Handvoll unausgegorener Papers veröffentlichen soll, statt zwei Jahre an einer wirklich guten Arbeit zu verbringen.

Was bietet Ihnen die Graduiertenschule?

Angrick Die meisten Pflichtvorlesungen hatte ich schon im Studium besucht. Ich habe vor allem von den Graduiertentagen profitiert - eine Woche Vorträge zu verschiedenen Spezialgebieten, das waren tolle Einblicke. Außerdem bietet die Graduiertenschule Bewerbungstrainings an, und man bekommt Anleitung, um seinen Vortragsstil zu verbessern.

Bartelmann Solche Videoaufzeichnungen habe ich auch genutzt, um meine Vorlesung zu verbessern. Sagenhaft demütigend, wenn Sie sich erstmals im Hörsaal sehen, aber sehr hilfreich.

Angrick Und wir haben von der Graduiertenschule 20.000 Euro bekommen, unter anderem für eine Winterschule in den Alpen, bei deren Organisation ich geholfen habe. Ich habe Forscher dazu eingeladen, die ich sonst vielleicht nie getroffen hätte. Man traut sich bei den Fachvorträgen ganz anders nachzufragen, wenn man diese Wissenschaftler auch vom Kartenspielen oder von der Skipiste kennt. Und auch mit den anderen Doktoranden kommt man dort ganz anders ins Gespräch.

Bartelmann Manche Kollegen hatten Angst, die Studenten würden mit dem Geld Partys feiern oder ein Beachvolleyballturnier veranstalten, weil wir keinerlei Vorgaben gemacht hatten. Was wirklich herauskam, hat mich begeistert. Ich bin stolz.

Was fesselt Sie nach all den Jahren noch an der Astrophysik?

Bartelmann Als ich anfing, war das kosmologische Rahmenmodell noch sehr schwammig. Heute bildet es ein stabiles Gerüst, das wir mit Leben füllen. Zum Beispiel kennen wir manche kosmologische Parameter nun viel genauer - etwa die Hubblekonstante, die beschreibt, mit welcher Rate sich das Universum ausdehnt. Aber dadurch flaut mein Staunen nicht ab. Nimmt eine Büroklammer und wirft sie in die Luft. Stellen Sie sich vor, diese Büroklammer würde in zwei Metern Höhe plötzlich schneller nach oben fliegen als vorher. Das glaubt doch kein Mensch. So verhält sich aber das Universum. Das fasziniert mich.

 

Kurzbiografien

Prof. Dr. Matthias Bartelmann

Matthias Bartelmann Matthias Bartelmann ist seit 2003 Ordinarius für Theoretische Astrophysik an der Universität Heidelberg und Mitglied des Direktoriums der Heidelberger Graduiertenschule für Fundamentale Physik (HGSFP). Nach seiner Dissertation über Gravitationslinseneffekte an der Münchner LMU und dem Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching ging er 1994 als Postdoktorand ans Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und habilitierte sich 1998 in München. Bis zu seinem Wechsel nach Heidelberg leitete er fünf Jahre lang den deutschen Beitrag zur Satellitenmission Planck.

Dr. Christian Angrick

Christian Angrick Nach seinem Physikstudium an der Ruperto Carola blieb Christian Angrick für seine Dissertation am Heidelberger Institut für Theoretische Astrophysik. An der Graduiertenschule für Fundamentale Physik wurde er über die Frage promoviert, wie sich die Anzahl von Galaxienhaufen im Universum vorhersagen lässt, ohne dafür auf eine Abschätzung der Masse angewiesen zu sein. Zwei Monate vor der Promotion heiratete der 30 Jahre alte Wissenschaftler.

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Letzte Änderung: 24.07.2013
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