Vom 6. bis 12. April 2025 verwandelte sich Frankfurt am Main in das internationale Zentrum der Schwerionenphysik: Die renommierte Quark Matter-Konferenz lockte mehr als tausend Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt an den Main, um neueste Erkenntnisse über extrem heiße und dichte Materiezustände zu diskutieren, insbesondere das Quark-Gluon-Plasma (QGP). Die Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR hat die Konferenz nicht nur unterstützt, sondern trug auch maßgeblich zum wissenschaftlichen Programm bei.
Lokale Kompetenz – globale Relevanz
Die HFHF-Forschenden setzten starke Akzente, sowohl organisatorisch als auch wissenschaftlich. Dirk Rischke (Goethe-Universität Frankfurt) übernahm die wichtige Rolle des Vorsitzenden des lokalen Organisationskomitees, unterstützt von den Co-Chairs Harald Appelshäuser (Goethe-Universität Frankfurt) und Tetyana Galatyuk (TU Darmstadt und GSI). Diese Verantwortung spiegelt die bedeutende Stellung des HFHF innerhalb der internationalen Community wider und zeigte deutlich, wie stark Hessen als Standort der Spitzenforschung auf diesem Gebiet etabliert ist. Im Folgenden sind nur einige der vielen Beispiele exemplarisch genannt.
Leichte Kerne und Hyperkerne: Kosmische Materie im Labor
Ein besonderer wissenschaftlicher Schwerpunkt lag auf der Bildung leichter Kerne und Hyperkerne, die in hochenergetischen Schwerionenkollisionen entstehen. Marcus Bleicher von der Goethe-Universität Frankfurt war Ko-Autor eines viel beachteten Vortrags zu diesem Thema. Sein Forschungsteam untersuchte, wie sich Kernmaterie nach extremen Kollisionen formiert, insbesondere welche Rolle Hyperkerne dabei spielen. Hyperkerne sind exotische Atomkerne, die neben Protonen und Neutronen auch sogenannte Hyperonen enthalten – Teilchen, die ein seltsames (Strange-) Quark in sich tragen. Diese exotischen Gebilde liefern entscheidende Hinweise darauf, wie Materie unter Bedingungen existiert, wie sie kurz nach dem Urknall herrschten.
Innovative Methoden: Fuzzy-Logik und Teilchenfluktuationen
Auch methodisch waren die HFHF-Forschenden wegweisend vertreten: Joachim Stroth präsentierte mit einem Team von Kolleginnen und Kollegen der Goethe-Universität Frankfurt und der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung ein Poster, das einen neuartigen Ansatz zur Analyse von Fluktuationen in Schwerionenkollisionen vorstellte. Ihre Methode, basierend auf Fuzzy-Logik, erlaubt eine präzisere Rekonstruktion von Momenten sogenannter Multiplicity Distributions – also der Verteilung der erzeugten Teilchenzahlen. Diese Innovation eröffnet neue Perspektiven auf der Suche nach kritischen Phänomenen im QCD-Phasendiagramm.
Das QCD-Phasendiagramm: Auf der Spur der kritischen Grenze
Das QCD-Phasendiagramm beschreibt, wie sich Materie unter extremen Bedingungen verhält. Auf der Quark Matter-Konferenz präsentierten Christoph Blume und Elena Bratkovskaya (beide Goethe-Universität Frankfurt) Ergebnisse einer gemeinsamen Studie zur Zustandsgleichung der Kernmaterie bei hoher Baryondichte. Mit dem PHQMD-Modell (Parton-Hadron-Quantum-Molecular-Dynamics) analysierten sie, wie Baryonen und Hyperkerne dazu genutzt werden können, die Eigenschaften dichter Materie zu erforschen. Ihre Ergebnisse helfen, die Übergänge zwischen unterschiedlichen Materiephasen präziser zu verstehen und bringen die Wissenschaft der Beantwortung einer fundamentalen Frage näher: Wie verhält sich Materie unter extremsten Bedingungen, beispielsweise im Inneren von Neutronensternen?
Theoretische Höhepunkte und Ausblick
Ein besonderes Highlight war der Plenarvortrag von Hannah Elfner (Goethe-Universität Frankfurt), die die Zusammenfassung der Theorie-Beiträge gab. Sie fasste die wichtigsten theoretischen Fortschritte zusammen und bot einen beeindruckenden Überblick über den aktuellen Stand der Forschung zu QGP, Quark-Materie und kritischen Phänomenen. Ihre Präsentation hob besonders hervor, wie entscheidend theoretische Modelle und Simulationen für die Interpretation experimenteller Daten sind und wie interdisziplinäre Ansätze die Entwicklung der Schwerionenphysik vorantreiben.
Hessen als führender Standort der Schwerionenphysik
Die Beiträge des HFHF auf der Quark Matter 2025 unterstreichen eindrucksvoll die internationale Bedeutung der hessischen Schwerionenphysik. Mit starken wissenschaftlichen Impulsen zu Themen wie Hyperkern-Physik, kritische Phänomene im QCD-Phasendiagramm und innovativen Analyseverfahren haben HFHF-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler bewiesen, dass Hessen in der Weltspitze der Hochenergiephysik fest verankert ist.
Neben der wissenschaftlichen Exzellenz zeigte sich Frankfurt auch als exzellenter Gastgeber. Die intensive Vernetzung, die sich während der Konferenz ergab, verspricht spannende neue Kooperationen und innovative Projekte, die die internationale Sichtbarkeit Hessens in der Physik weiter steigern werden.