Otto-Hahn-Medaille für Wissenschaftler des MPI

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Text von: redaktion

Jakob Metzger (Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen) entdeckt ein universelles Gesetz über Zufallskaustiken in Strömungen. Dafür wurde er nun mit der Otto-Hahn-Medaille geehrt.

Monsterwellen auf hoher See sind ein Beispiel für die dramatischen Auswirkungen so genannter Zufallskaustiken. Physiker bezeichnen damit zufällig auftretende Verwerfungen in einer Strömung, die durch eine drastisch erhöhte Flussdichte charakterisiert sind. Sie sind die Ursache für extreme Ereignisse in verschiedenen physikalischen Systemen, nicht nur auf hoher See, sondern etwa auch in Halbleitern.

Ursache dieses Phänomens ist der Einfluss einer räumlich zufällig variierenden Kraft. Eine Theorie, welche die Anzahl der zufällig auftretenden Kaustiken in einer Strömung vorhersagt, hat Jakob Metzger in seiner Doktorarbeit in der Abteilung von Theo Geisel am MPI für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) entwickelt.

Die Max-Planck-Gesellschaft hat ihn dafür jetzt mit der Otto-Hahn-Medaille ausgezeichnet, die mit einem Preis von 5000 Euro dotiert ist.

In seiner Doktorarbeit hat sich Metzger vor allem auf Kaustiken konzentriert, die in dünnen Halbleiterschichten auftreten. „Dort bündelt sich der Elektronenfluss zu Stromfäden besonders hoher Intensität“, erklärt der Physiker. Ursache sind winzige Unreinheiten im Material, die ein schwaches Zufallspotential erzeugen.

Doch ganz gleich, ob es sich um Monsterwellen oder den Elektronenfluss handelt: Die Anzahl der zufällig auftretenden Kaustiken in einer Strömung lässt sich durch ein universelles Gesetz beschreiben. „Dieses ist völlig unabhängig vom physikalischen System, das betrachtet wird und gilt insbesondere für ganz unterschiedliche Arten von Zufallspotentialen“, so Metzger.

Die Rechnungen zeigen das immer gleiche Verhalten: Erst ab einer charakteristischen Entfernung von der Quelle treten in einer Strömung plötzlich mehrere Zufallskaustiken gleichzeitig auf. Diese charakteristische Entfernung sowie die Anzahl der Kaustiken kann nun anhand nur weniger Kenngrößen der zugrundeliegenden Unordnung durch ein universelles mathematisches Gesetz beschrieben werden.

Jakob Metzger studierte Physik am Imperial College in London und an der Universität Freiburg. Seine jetzt ausgezeichnete Doktorarbeit am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation wurde betreut von Theo Geisel und Ragnar Fleischmann, der selbst Träger der Otto-Hahn-Medaille des Jahres 1997 ist. Im April 2010 schloss er seine Promotion mit summa cum laude ab.

Metzger hat auch als hervorragender Geiger sowie als Bassist in der Jazzgruppe der Abteilung das musikalische Leben am Max-Planck-Institut bereichert und ist Mitglied des Göttinger Streichensembles „Lapides Volventes“.

Die Max-Planck-Gesellschaft zeichnet seit 1978 jedes Jahr junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für herausragende wissenschaftliche Leistungen in ihrer Doktorarbeit mit der Otto-Hahn-Medaille aus.