Wie wird man Astrophysikerin, Julia Tjus?
Julia Tjus ist eine preisgekrönte Astrophysikerin. An der Ruhr-Universität Bochum forscht die Professorin für Theoretische Physik zu den Ursprüngen der kosmischen Strahlung. Geplant hatte sie diese Karriere jedoch nie. Über eine Frau, die ihrer Neugier gefolgt ist – und so erfolgreich wurde.
Auch wenn es nicht so scheint: Tag und Nacht sind wir von kosmischer Strahlung umgeben. Von allen Seiten trifft sie auf die Erde und ist unsichtbar für das menschliche Auge. Obwohl kosmische Strahlung bereits seit 100 Jahren bekannt ist, wissen Forscher*innen noch immer nicht genau, was sie verursacht. Die aus kleinsten Teilchen bestehende Strahlung wird irgendwo im Universum so stark beschleunigt, dass sie ihren Weg zu uns findet. Doch was erzeugt diese Energie – und wo?
„Das sind Fragen, die für Leute wie mich faszinierend sind“, sagt Julia Tjus lachend. Leute wie sie: Das sind Astrophysiker*innen, Teilchenphysiker*innen und Plasmaphysiker*innen. Menschen, die sich mit dem ganz Kleinen beschäftigen, um das große Ganze zu verstehen. „Am Ende möchte man als Physikerin oder Physiker die Weltformel finden“, sagt sie.
Von der Astrophysik zum maschinellen Lernen
Julia Tjus ist Mitte 40 und Professorin für Theoretische Physik an der Ruhr-Universität Bochum. Ihr Forschungsgebiet ist die Plasma-Astroteilchenphysik. Tjus versucht, der kosmischen Strahlung auf die Schliche zu kommen, ihren Ursprung zu errechnen. Die Schwierigkeit dabei: Die geladenen Teilchen verlieren auf dem Weg zur Erde ihre ursprüngliche Richtung und strahlen von allen Seiten gleichmäßig auf unseren Planeten. Woher sie ursprünglich stammen, ist deshalb schwer nachzuvollziehen.
Julia Tjus ist seit 2009 Professorin für Theoretische Physik an der Ruhr-Universität Bochum. Tjus hat an der Universität Wuppertal Physik studiert und 2007 an der TU Dortmund promoviert. Ihre Abschlussarbeiten wurden mehrfach ausgezeichnet. Sie hat in ihrer akademischen Karriere Forschungsmittel vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Deutschen Akademischen Austauschdienst und dem Mercator Research Center Ruhr erhalten.
Für die Wissenschaftlerin ist es selbstverständlich, über den Tellerrand des eigenen Feldes zu blicken. Ihre Forschung hat direkte Berührungspunkte mit der Teilchen- und Plasmaphysik, aber auch mit der Informatik, insbesondere dem maschinellen Lernen. Künstliche Intelligenz etwa hilft, die riesigen Datenmengen zu analysieren, die bei der Messung von Neutrinos entstehen. Diese ungeladenen Elementarteilchen sind gewissermaßen ein Nebenprodukt der kosmischen Strahlung und geben ihr eine charakteristische Signatur. „Innovation lebt davon, Brücken zwischen den Fachrichtungen zu bauen“, erklärt Tjus. „Wir müssen in der Forschung neue Wege beschreiten. Das schaffen wir nicht, indem wir weiter dasselbe machen.“ Als theoretische Physikerin arbeitet Tjus daher auch mit Forscher*innen der beobachtenden Astronomie zusammen, die Himmelsphänomene in Observatorien studieren. „Mir ist es wichtig, Theorie und Beobachtung in meiner Arbeit zu verknüpfen, weil nur so Schlussfolgerungen über die Prozesse im Universum gemacht werden können“, sagt sie.
Dieser Anspruch trägt die gebürtige Wuppertalerin durch eine sehr erfolgreiche akademische Karriere. 2007 gewann sie den Dissertationspreis der Technischen Universität Dortmund, schon sechs Jahre später folgte der Ruf auf eine der raren W3-Professuren in ihrem Feld. Bei der International Cosmic Ray Conference wurde sie 2015 mit dem „Young Scientist Award“ im Bereich Astroteilchenphysik ausgezeichnet. Tjus hat zudem Forschungsförderungen von den renommiertesten deutschen Wissenschaftsinstitutionen erhalten, unter anderem vom Mercator Research Center Ruhr (MERCUR).
Groß geplant sei dieser steile Karriereweg allerdings nie gewesen, sagt sie: „Es ist schon etwas absonderlich, als junge Erwachsene Astrophysik zum Beruf zu machen.“ Schon als Kind ging sie gerne ins Planetarium und war von den Sternen fasziniert. Nach dem Abitur besuchte sie eine Probevorlesung zur Astrophysik. Der Professor berichtete lebhaft von neuesten Erkenntnissen zu Neutrinos. „Das hat mich damals schon mitgerissen“, sagt Tjus. Heute spielen die Teilchen eine entscheidende Rolle in ihrer Forschung.
Mit jedem publizierten Forschungsartikel kommt man, wenn man ehrlich ist, nur ein kleines Stückchen weiter. Die großen Durchbrüche passieren trotz intensiver Arbeit nur sehr selten.
Wie gelingt der Durchbruch im Wissenschaftsbetrieb?
Doch Interesse allein führt nicht zum Erfolg. Durchhaltevermögen brauche man für Unterfangen wie die Plasma-Astroteilchenphysik, sagt die Professorin. Und eine gewisse Frustrationstoleranz: „Forschung ist viel harte Arbeit ohne direktes Ergebnis.“ Zudem müsse man mit der Einsicht klarkommen, wie begrenzt das eigene Wissen sei, sagt sie. „Mit jedem publizierten Forschungsartikel kommt man, wenn man ehrlich ist, nur ein kleines Stückchen weiter. Die großen Durchbrüche passieren trotz intensiver Arbeit nur sehr selten.“ Wer versucht, zu berechnen, wie geladene Teilchen auf ihrem Weg zur Erde durch galaktische und intergalaktische Magnetfelder geschleudert werden, lernt Demut.
Über ihre Erfolge spricht Julia Tjus nicht gerne. „Nicht talentfrei“ sei sie zwar, doch vor allem habe sie viel Glück gehabt. Denn in vielen Fachgebieten gebe es nur wenige feste Forschungsstellen. In Deutschland ist eine akademische Karriere mit viel Unsicherheit verbunden. „Für den wissenschaftlichen Nachwuchs gibt es viele Förderprogramme, insbesondere zum Gründen von Nachwuchsgruppen“, sagt Tjus, „Doch die Frage ist, ob wir immer richtig fördern.“ Das System begünstige Wissenschaftler*innen, die gut darin seien, Forschungsgruppen zu leiten. Doch innovative Forschung brauche auch andere Talente wie einen kreativen und unbändigen Geist.
Woher kommt die kosmische Strahlung nun?
Zum Abschluss die Bitte an die Physikprofessorin, einmal anzudeuten, welche Ansätze in ihrem Forschungsfeld kursieren. „Aktuell sehen wir zwei Systeme, die überhaupt in der Lage sind, Teilchen dermaßen zu beschleunigen“, sagt sie. „Einmal die Supernovaüberreste, also explodierte Sterne, und zweitens aktive Galaxien, die extrem massereiche Schwarze Löcher im Zentrum haben.“ Julia Tjus strahlt, während sie über diese kaum vorstellbaren Phänomene im All spricht. Eines ist bewiesen: Diese Wissenschaftlerin hat ihren Platz im Universum gefunden.
Mercator Research Center Ruhr (MERCUR)
MERCUR hat seit seiner Gründung im Jahr 2010 mehr als 300 Forschungsprojekte mit rund 60 Millionen Euro im Rahmen der Universitätsallianz Ruhr (UA Ruhr) unterstützt. So wurden unter anderem universitätsübergreifende Professuren eingerichtet und mehrere Sonderforschungsbereiche initiiert. Die Vorhaben haben es Wissenschaftler*innen ermöglicht, interdisziplinär an großen, komplexen Themen zu arbeiten. Zudem entstanden verschiedene Graduiertenkollegs, die speziell darauf abzielen, den wissenschaftlichen Nachwuchs zu fördern. Jetzt schreibt die UA Ruhr die Erfolgsgeschichte fort.
www.mercur-research.de
