Professor Dr. HARVEY B. MEYER

Zum 01. April 2014 wurde Harvey Meyer zum Professor für Theoretische Teilchenphysik am Exzellenzcluster PRISMA und am Fachbereich für Physik, Mathematik und Informatik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz berufen. Sein Forschungsgebiet ist die Physik stark wechselwirkender Materie mit Schwerpunkt auf die hadronischen Beiträge zu Präzisionsobservablen bei niedrigen Energien und auf die Eigenschaften stark wechselwirkender Materie bei Temperaturen und Dichten ungleich Null.

Um physikalische Phänomene jenseits des Standardmodells zu erforschen, werden Teilchenphysik Experimente sowohl bei den höchstmöglichen Energien als auch bei niedrigeren Energien, dafür aber mit höchster Präzision durchgeführt. Ist letzteres der Fall, ist es unabdingbar, die Effekte der stark wechselwirkenden Physik zu kontrollieren. Hier setzt die Theoretische Physik an. Präzisionsmessgrößen sind zum Beispiel das anomale magnetische Moment des Myons sowie die Formfaktoren des Nukleons. Mit diesem Forschungszweig trägt Harvey Meyer unmittelbar zum Forschungsfeld C „Struktur der Materie“.

Die Eigenschaften stark wechselwirkender Materie sind aber auch an sich schon faszinierend. Das Elektron in einem Wasserstoffatom löst sich vom Proton bei einer Temperatur von ungefähr 150.000 Grad Celsius. Im Inneren der Sonne, wo Kernschmelze stattfindet, ist es ca.100 mal heißer. Um ein Proton in Quarks und Gluonen zu „schmelzen“, wird eine Temperatur benötigt, die dem 100.000-fachen der Sonne entspricht. Eine solche Temperatur gab es im Universum einmalig nur in den ersten Mikrosekunden nach dem Big Bang. Trotz dieser kurzen Zeitspanne hatten die Eigenschaften dieser heißen Quarkmaterie Einfluss auf die folgende Evolution des Universums.

Professor Meyer hat wesentlich zum Verständnis der Eigenschaften der heißen Quarkmaterie beigetragen. Letztere kann man weitgehend durch die gleichen Konzepte und Methoden beschreiben, die angewandt werden, um die Eigenschaften normaler Gase, Flüssigkeiten und Festkörrper zu charakterisieren. Aufgrund ihrer Quanten- und relativistischen Natur jedoch korrespondiert die heiße Quarkmaterie nicht völlig mit einer dieser drei Kategorien. Sie ist ein stark gekoppeltes Plasma. Prof. Meyer wendet nicht-perturbative Monte-Carlo-Simulationen an, um die Eigenschaften der Quarkmaterie mengenmäßig zu bestimmen. Er vergleicht die Ergebnisse dieser Rechnungen mit experimentellen Studien zum Quark-Gluon-Plasma. Bei Experimenten an Teilchenbeschleunigern (RHIC, LHC und zukünftig an FAIR) werden für einen sehr kurzen Moment enorme Temperaturen erreicht, indem man zwei schwere Kerne bei hohen Energien aufeinander prallen lässt (typischerweise Gold oder Blei). Die Reaktion läuft so schnell ab, dass sich ein thermisches Gleichgewicht einstellen kann, bevor der entstandene Zustand wieder zerfällt.