Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ganz nah an den kleinsten Teilchen

02.09.2015

Der „Large Hadron Collider“ in Genf ist nicht irgendein Teilchenbeschleuniger: An der 26,7 Kilometer langen Anlage wurde 2012 nach langer Suche das Higgs-Boson nachgewiesen, das geheimnisvolle Teilchen, das allen anderen ihre Masse verleiht.

Physiker der Universität Bonn sind bei den Untersuchungen ganz vorne dabei: Sie waren maßgeblich am Bau des Pixeldetektors des ATLAS-Experiments beteiligt – er sieht die in den Kollisionen erzeugten Teilchen als erster, ganz nahe an ihrem Entstehungsort. Für vier neue Projekte (teils an ATLAS, teils auf verwandtem Gebiet) haben sechs Arbeitsgruppen des Physikalischen Instituts jetzt 8,6 Millionen Euro Fördergelder eingeworben.

Lang ist’s her, dass die Menschheit glaubte, alle Materie bestehe aus „unteilbaren Teilchen“ (Atomen). Heute weiß sie: Atome sind teilbar, und ihre Teile auch. Heutige Physik erklärt die Welt mit dem „Standardmodell“: Es erfasst drei Grundkräfte und 17 Elementarteilchen – sechs „Quarks“, sechs „Leptonen“ und vier „Bosonen“, dazu das geheimnisvolle „Higgs-Teilchen“. Das schwerste dieser Teilchen (das „Top-Quark“) wiegt 200 Milliarden Mal so viel wie das leichteste, das „Neutrino“ – ein Verhältnis wie zwischen Zuckerkörnchen und Lokomotive.

Solche Modelle existieren zunächst als mathematische Hypothese; ob sie stimmen, untersucht die Forschergemeinde unter anderem mit dem Large Hadron Collider (LHC) in Genf, dem derzeit leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt. Physiker der Universität Bonn sind ganz vorne mit dabei: Sie waren maßgeblich an der Entwicklung von ATLAS beteiligt, einem der vier Teilchen-„Detektoren“ des LHC.

Diese Anlage (46 Meter lang, 25 Meter Durchmesser, 7.000 Tonnen schwer) registriert die Signale, die entstehen, wenn Teilchen nach ihrer Reise durch den Beschleuniger mit enormer Energie aufeinandertreffen.

Für diese Suche nach den innersten Zusammenhängen des Universums fließen jetzt neue Fördergelder des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) nach Bonn: Sechs Arbeitsgruppen am Physikalischen Institut (geleitet von den Professoren Ian C. Brock, Klaus Desch, Jochen Dingfelder, Manuel Drees, Herbert Dreiner und Norbert Wermes) erhalten für die nächsten drei Jahre 8,6 Millionen Euro. Das Geld verteilt sich auf vier Projekte, teils am ATLAS-Detektor, teils auf verwandtem Gebiet.

Auf der Suche nach neuen Teilchen

Das erste Bonner Vorhaben befasst sich mit dem vor drei Jahren am LHC entdeckten Higgs-Teilchen: Im Frühjahr wurde der Beschleuniger dazu mit fast verdoppelter Energie wieder hochgefahren. Die Forscher wollen feststellen, ob die Voraussagen des „Standardmodells“ darüber zutreffen, wie das Higgs-Teilchen sich bei näherer Betrachtung verhält. „Es ist durchaus denkbar, dass es der Schlüssel zu neuen grundlegenden Phänomenen im Mikrokosmos ist“, erläutert Prof. Dr. Klaus Desch.

„Beispielsweise könnte es Aufschlüsse über die vorhandene große Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie im Universum geben. Mit der höheren Energie besteht auch die Chance, nach neuen Elementarteilchen zu suchen, die sich in den Daten verstecken könnten.“ Außerdem wollen die Experten das schwerste aller Elementarteilchen untersuchen, das Top-Quark.

Mit der Arbeit am Higgs-Boson ist der LHC aber noch lange nicht am Ende. Zu Anfang des kommenden Jahrzehnts soll er aufs Neue modernisiert werden und dann mit zehnfach größerer Intensität arbeiten. Hier setzt das zweite Bonner Vorhaben an, wie Prof. Desch erklärt: „Um mit dieser dann noch größeren Kollisionsrate zurechtzukommen, muss der ATLAS-Detektor wesentlich verbessert werden.“

Die Physiker arbeiten deshalb an einer völlig neuen Version des Detektors. Bis einschließlich 2018 wollen sie die neuen Technologien entwickeln und erproben, die es dazu braucht. Für die Physik an ATLAS sind auch präzise theoretische Vorhersagen nötig: Hier tragen die Theoretiker Prof. Dr. Herbert Dreiner und Prof. Dr. Manuel Drees zu den Entwicklungen vor allem mit Berechnungen zur „Supersymmetrie“ bei.

Ein Detektor für die „B-Physik“

Das dritte Projekt wird nicht Teil des LHC, sondern des „Belle-II-Experiments“ am japanischen Zentrum für Teilchenphysik (KEK) in Tsukuba bei Tokio: Es soll 2016 beginnen, arbeitet laut Prof. Desch „bei 1000 mal kleineren Energien als am LHC, dafür aber bei noch höheren Strahlintensitäten“ und erzeugt B-Mesonen, die Bottom-Quarks enthalten. Beides ermöglicht „Rückschlüsse auf neue physikalische Phänomene bei sehr hohen Energien“, erläutert Prof. Desch, und auch für dieses Experiment (das Fachgebiet heißt „B-Physik“) wollen die Wissenschaftler der Universität Bonn den Pixeldetektor konstruieren.

Das vierte Projekt ist ebenfalls in Japan geplant, und zwar am „International Linear Collider“ (ILC): Dieser Beschleuniger soll als internationales Projekt in der Präfektur Iwate errichtet werden. Für ihn arbeiten die Physiker der Bonner Universität laut Prof. Desch „an ganz neuen Detektoren zur präzisen Vermessung der elektrisch geladenen Teilchen, die bei den Kollisionen entstehen. Das ist zwar noch Zukunftsmusik, aber wenn der ILC kommt, werden wir auf jeden Fall dabei sein.“

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. Klaus Desch
Physikalisches Institut
Tel.: 0228/73-3236
E-Mail: desch@physik.uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Highlight der Halbleiter-Forschung
20.02.2018 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Beobachtung und Kontrolle ultraschneller Prozesse mit Attosekunden-Auflösung
20.02.2018 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kameratechnologie in Fahrzeugen: Bilddaten latenzarm komprimiert

21.02.2018 | Messenachrichten

Mit grüner Chemie gegen Malaria

21.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Periimplantitis: BMBF fördert zahnärztliches Verbund-Projekt mit 1,1 Millionen Euro

21.02.2018 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics