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 Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten