Weitere 4,7 Millionen Euro für die Teilchenphysik
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Wissenschaftler*innen aus aller Welt arbeiten am Forschungszentrum CERN in der Schweiz, wo der mächtigste Teilchenbeschleuniger der Welt läuft – der Large Hadron Collider (LHC). An zwei großen Experimenten am LHC sowie an der begleitenden Entwicklung theoretischer Modelle sind rund 50 Physiker*innen der TU Dortmund beteiligt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert ihre Arbeit im Rahmen des Programms ErUM-Pro (Erforschung von Universum und Materie) mit weiteren 4,7 Millionen Euro für drei Jahre.
Am CERN suchen internationale Wissenschaftler*innen nach bisher unbekannten Teilchen. Zudem erforschen sie die Eigenschaften und Wechselwirkungen bereits bekannter Elementarteilchen, um bisher offene Fragen der Physik zu lösen. In einer ringförmigen, rund 27 Kilometer langen Röhre unter der Erde werden Pakete von Protonen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht. Dabei entstehen Milliarden von Elementarteilchen. Gigantische Detektoren zeichnen ihre Spuren, ihre Energie und ihren Zerfall auf.
Die TU-Physiker*innen sind an zwei Detektoren beteiligt: dem Large-Hadron-Collider-beauty-Experiment, kurz LHCb, und dem ATLAS-Experiment. „Die Förderung durch das BMBF bildet die Grundlage für unsere Beteiligung am CERN“, betont Prof. Kevin Kröninger. Von der Unterstützung profitieren auch der wissenschaftliche Nachwuchs in Form von Promotionsmöglichkeiten sowie Studierende, die an der TU Dortmund Physik studieren oder im internationalen Masterstudiengang „Advanced Methods in Particle Physics“ eingeschrieben sind. Sie können schon während ihres Studiums die Daten des Teilchenbeschleunigers nutzen und sogar vor Ort mitforschen. Die Arbeit am CERN ist außerdem grundlegend für weitere Projekte: So liefern die Experimente zum Beispiel wichtige Daten für den geplanten Exzellenzcluster „Color meets Flavor“, mit dem Teilchenphysiker*innen der TU Dortmund gemeinsam mit Partnern in der Exzellenzstrategie antreten.
Seltene Zerfälle und unbekannte Kräfte
Die Fragestellungen am LHC sind vielfältig: Das Team um Prof. Johannes Albrecht führt zum Beispiel Präzisionsmessungen am LHCb durch und sucht nach seltenen Zerfällen. Die Gruppe hilft auch beim Betrieb und bei der Verbesserung des Detektors mit und betreut vor Ort unter anderem einen in Dortmund entwickelten Detektor aus szintillierenden Fasern. Darüber hinaus werden neue Algorithmen erforscht, mit deren Hilfe interessante Daten gezielter aufgenommen und Teilchen besser identifiziert werden können.
Die Gruppe von Prof. Kevin Kröninger arbeitet am ATLAS-Experiment mit. Hier wird nach bisher unbekannten Kräften und Elementarteilchen gesucht. Das Team ist unter anderem am Betrieb des unter anderem in Dortmund entwickelten Spurdetektors beteiligt. Außerdem stellen die Physiker*innen als Teil des großen internationalen CERN-Teams neue Detektorkomponenten für ATLAS her, die künftig im Rahmen eines umfassenden LHC-Upgrades benötigt werden.
Theoretische Untersuchungen zu den Vorgängen am Teilchenbeschleuniger führt die Arbeitsgruppe von Prof. Gudrun Hiller gemeinsam mit Prof. Emmanuel Stamou durch. Theoretische Modelle und Analysen sind notwendig, um die Daten zu interpretieren, insbesondere im Hinblick auf seltene Zerfälle von sogenannten Beauty- und Charmquarks. An der Forschung am CERN sind seitens der TU Dortmund auch die beiden Emmy Noether-Gruppen an der Fakultät Physik unter der Leitung von Dr. Chris Delitzsch und Dr. Dominik Mitzel beteiligt.
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