BMBF fördert Mainzer Aktivitäten zur Suche nach dem Ursprung der dunklen Materie

Die fundamentalen Bausteine und Kräfte der Natur, die einen direkten Zusammenhang mit der Struktur und Entwicklung unseres Universums haben, stehen im Zentrum der Forschungsaktivitäten der ATLAS Gruppe am Institut für Physik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Hierzu ist die Gruppe seit 1996 aktiv beim ATLAS-Experiment am Large Hadron Collider (LHC) des europäischen Zentrums für Teilchenphysik (CERN) bei Genf beteiligt. An diesem Beschleuniger werden ab dem Jahr 2007 Protonen mit Protonen bei den höchsten derzeit im Labor erzeugbaren Energien zur Kollision gebracht. „Von Theoretikern sind anhand von Symmetriebetrachtungen so genannte supersymmetrische Teilchen als 'heiße' Kandidaten für dunkle Materie postuliert worden. Diese sollen nun in Proton-Proton Kollisionen erzeugt und mit dem ATLAS Experiment nachgewiesen und auch vermessen werden“, erklärt Univ.-Prof. Dr. Stefan Tapprogge vom Institut für Physik der Universität Mainz, „zur Erkennung dieser supersymmetrischer Teilchen hat die Mainzer ATLAS Gruppe ein komplexes Elektroniksystem entwickelt, das am CERN in Genf in den nächsten Monaten in Betrieb geht, um so für die Aufzeichnung der ersten Proton-Proton Kollisionen im Jahr 2007 bereit zu sein.“

Erneut hat die Mainzer ATLAS Gruppe Mittel aus der Verbundforschung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) in Höhe von über 1,7 Millionen Euro erhalten. Diese Förderung des ATLAS Experiments bildet einen Forschungsschwerpunkt des BMBF. Insgesamt standen hiermit der Mainzer Gruppe seit 1996 Fördermittel des BMBF in Höhe von rund 9 Millionen Euro zur Verfügung, die überwiegend für Investitionen zum Bau des Experiments verwendet worden sind.

Am LHC werden pro Sekunde bis zu einer Milliarde Proton-Proton Stöße stattfinden, die mit dem ATLAS-Experiment registriert werden. „Die hierbei pro Sekunde erzeugte Datenmenge entspricht dem Fassungsvermögen von rund 20.000 DVDs“, so Professor Tapprogge. Allerdings kann nur ein Bruchteil dieser enormen Datenmenge auch zur präzisen Auswertung aufgezeichnet werden. Um eine Reduktion der Rate auf weniger als ein Ereignis in einer Million zu erreichen, ist eine äußerst effiziente und gleichzeitig schnelle Auswahl von interessanten Ereignissen notwendig. Hierbei darf keines der interessanten Ereignisse – die z.B. Kandidaten für dunkle Materie oder auch das Higgsteilchen enthalten – verloren gehen. „Diese Aufgabe gleicht der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen“, erklärt Professor Tapprogge.

Komplexes Elektroniksystem aus Mainz

Im ATLAS-Experiment wird zur Identifikation der interessanten Ereignisse ein komplexes System von Elektronik und Computern eingesetzt – der so genannte „Trigger“. Die Mainzer Gruppe hat hierzu einen wesentlichen Beitrag in der Entwicklung eines komplexen Elektroniksystems geleistet, mit dessen Hilfe in weniger als einer millionstel Sekunde (einer Mikrosekunde) eine Entscheidung getroffen werden kann. Diese Entscheidung muss zudem 40 Millionen mal pro Sekunde statt finden. Das von den Mainzer Physikern entwickelte System ist besonders wichtig für die Erkennung supersymmetrischer Teilchen und hat ausführliche Tests erfolgreich bestanden. Derzeit befindet sich das System im Aufbau und wird in den nächsten Monaten in Betrieb genommen, um so für die Aufzeichnung der ersten Proton-Proton Kollisionen im Jahr 2007 bereit zu sein.

Kontakt und Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Stefan Tapprogge
Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Tel. 06131 39-25610, Fax 06131 39-25169, E-Mail: stefan.tapprogge@uni-mainz.de