Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Physik mit COSY-Beschleuniger

22.01.2015

Vorbereitungen für die Suche nach der verschwundenen Antimaterie

Über 20 Jahre lang haben Wissenschaftler an COSY Vorgängen im Innern von Atomkernen nachgespürt. Ab 2015 rücken nun neue Fragen in den Mittelpunkt. Die Experimente zur Hadronenphysik sollen künftig im dreimal größeren Speicherring HESR am Beschleunigerkomplex FAIR in Darmstadt fortgesetzt werden.


Prof. Mei Bai neben dem 2 MeV-Elektronenkühlsystem am COSY Beschleuniger, das zunächst auch am Hochenergiespeicherring HESR an FAIR in Darmstadt zum Einsatz kommen soll. Mei Bai ist seit Dezember 2014 Direktorin am Institut für Kernphysik und leitet den Bereich Kernphysikalische Großgeräte (IKP-4).

Copyright: Forschungszentrum Jülich


Elektrische Dipolmomente entstehen, wenn die positiven und negativen Ladungsträger unterschiedliche Schwerpunkte haben.

Copyright: Forschungszentrum Jülich

An COSY beginnen dagegen Vorbereitungen zur Vermessung fundamentaler Symmetrieverletzungen. Die neuen Projekte sollen helfen zu verstehen, wo die ungeheuren Mengen von Antimaterie nach dem Urknall im Universum geblieben sind. Darüber hinaus wird der Jülicher Beschleuniger verstärkt für die Beschleuniger- und Detektorentwicklung eingesetzt.

„Seit seiner Einweihung im Jahr 1993 hat sich COSY als sehr effizientes Werkzeug erwiesen, um die Natur der starken Wechselwirkung zu erforschen, die sich in den Eigenschaften der Hadronen zeigt“, erklärt Prof. Hans Ströher, Direktor am Institut für Kernphysik. Zu den Hadronen zählen etwa Protonen und Neutronen, die Bausteine der Atomkerne.

Über die gesamte Betriebsdauer sind über 500 Wochen Strahlzeit für insgesamt mehr als 200 Experimente zusammengekommen. Als besonderes Highlight konnten Wissenschaftler am Jülicher Kühler Synchrotron (engl. Cooler Synchrotron, COSY) kürzlich ein erstes exotisches Teilchen nachweisen, das aus sechs Quarks besteht. Lange Zeit waren nur Bindungszustände bekannt, die aus zwei oder drei dieser Elementarteilchen aufgebaut sind.

Einem kosmischen Rätsel auf der Spur

Ab 2015 wendet sich die Forschung an dem 183 Meter langen Beschleunigerring nun der Überprüfung fundamentaler Symmetrien zu. Die Neuausrichtung geht mit der Umstrukturierung des Forschungsbereichs „Struktur der Materie“ der Helmholtz-Gemeinschaft einher, der das Forschungszentrum Jülich als Mitglied angehört. „Für die Hadronenphysik ergeben sich außerdem neue Möglichkeiten am Beschleunigerkomplex FAIR, an dessen Aufbau sich Jülicher Wissenschaftler maßgeblich beteiligen“, erläutert Hans Ströher, gleichzeitig Leiter des Institutsbereichs Experimentelle Hadronendynamik, die Entscheidung.

Die Vorhaben an COSY sollen dazu beitragen, das große Rätsel unserer Existenz zu klären. Nach dem Urknall, so die gängige Annahme, sollte genau so viel Materie wie Antimaterie entstanden sein. Die beiden Formen löschen sich gegenseitig aus. Es dürfte uns eigentlich also gar nicht geben. Doch das ist nicht der Fall, die Auslöschung verlief unvollständig – und die Verletzung fundamentaler Symmetrien könnte erklären warum.

JEDI bringt Licht ins Dunkle

Mit dem Experiment JEDI (Jülich Electric Dipole Investigations) will eine internationale Forschergruppe prüfen, ob das Proton ein elektrisches Dipolmoment besitzt. Es entsteht, wenn die Schwerpunkte elektrisch positiver und negativer Ladungsträger im Proton auseinander liegen. Der zu erwartende Effekt ist fast unvorstellbar klein. Wäre das Proton so groß wie die Erde, so wäre die Trennung der beiden Ladungszentren kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haars.

Bei der Messung gilt es, die Vielzahl möglicher Störeffekte zu berücksichtigen: etwa die Erdanziehung und das Erdmagnetfeld, vor dem die Anlage entsprechend abgeschirmt werden muss. In Kooperation mit der RWTH Aachen führen die Wissenschaftler im Rahmen der Jülich Aachen Research Allianz (JARA-FAME) an COSY verschiedene Vorstudien durch. Langfristig zielen die Versuche aber auf den Bau eines neuartigen Speicherrings ab, in dem zwei gegenläufige Protonenstrahlen aneinander vorbeilaufen können.

Neue Werkzeuge für neue Aufgaben

Ein Großteil der Strahlzeit an COSY wird in den nächsten Jahren für die Entwicklung der Geräte und Messverfahren reserviert, die für die geplanten Experimente benötigt werden. Geleitet werden die Arbeiten von Prof. Mei Bai. Im Dezember 2014 ist sie vom Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) am Brookhaven National Laboratory, USA, ans Forschungszentrum Jülich gewechselt.

„Die wissenschaftlichen Herausforderungen von Präzisionsmessungen mit polarisierten Protonenstrahlen interessieren mich besonders.“ so die neue Direktorin am Institut für Kernphysik.

Die Beschleuniger- und Detektor-Entwicklung wird insbesondere auch Experimenten mit Antiprotonen am Beschleunigerkomplex FAIR in Darmstadt zugutekommen. Jülicher Wissenschaftler leiten dort den Aufbau des 575 Meter langen Beschleunigerrings HESR und sind an dem Detektorsystem PANDA beteiligt. Mit einer – verglichen mit COSY fünfmal höheren - Strahlenergie können die Forscher in dieser Anlage auch schwerere Klassen von Quark-Bindungszuständen analysieren und nach neuen exotischen Zuständen fahnden.

Besonders interessieren sie sich für die Existenz sogenannter Glueballs, die nicht wie üblich aus Quarks, sondern ausschließlich aus Gluonen bestehen. Gluonen sind die Austauschteilchen der starken Wechselwirkung, die zwischen den Quarks, etwa in einem Proton, ausgetauscht werden. Reine Gluonenbälle wurden bereits theoretisch vorhergesagt, bisher aber noch nicht experimentell nachgewiesen.

Weitere Informationen:

Forschung am Institut für Kernphysik

Ansprechpartner:

Prof. Hans Ströher, Direktor am Institut für Kernphysik, Leiter des Bereichs Experimentelle Hadronendynamik (IKP-2)
Tel. 02461 61-4408
h.stroeher@fz-juelich.de

Prof. Mei Bai, Direktorin am Institut für Kernphysik, Leiterin des Bereichs Kernphysikalische Großgeräte (IKP-4)
Tel. 02461 61-4157
m.bai@fz-juelich.de

Pressekontakt:

Tobias Schlößer, Unternehmenskommunikation
Tel. 02461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de

Tobias Schlößer | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2015/15-01-22IKP_COSY.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle
16.10.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Kalte Moleküle auf Kollisionskurs
13.10.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

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: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

bionection 2017 erstmals in Thüringen: Biotech-Spitzenforschung trifft in Jena auf Weltmarktführer

13.10.2017 | Veranstaltungen

Tagung „Energieeffiziente Abluftreinigung“ zeigt, wie man durch Luftreinhaltemaßnahmen profitieren kann

13.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle

16.10.2017 | Physik Astronomie

Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt

16.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Gewebe mit Hilfe von Stammzellen regenerieren

16.10.2017 | Förderungen Preise