Untersuchung von grundlegenden Fragen der subatomaren Welt
26.11.2015
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat einer Verlängerung des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1044 zur Untersuchung von grundlegenden Fragen der subatomaren Welt um weitere vier Jahre zugestimmt und stellt ab dem 1. Januar 2016 hierfür ca. 12,5 Millionen Euro zur Verfügung. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten am Mainzer Teilchenbeschleuniger MAMI und entwickeln darüber hinaus Experimente, die am künftigen Teilchenbeschleuniger MESA laufen werden. Weiterhin kooperieren die Mainzer Wissenschaftler eng mit dem BES-III-Experiment in Peking.
"Wir freuen uns sehr über die Verlängerung des Sonderforschungsbereichs. Mit den hervorragenden Rahmenbedingungen, die zurzeit in Mainz entstehen, können wir unser Physikprogramm im SFB jetzt massiv vorantreiben", erklärt Univ.-Prof. Dr. Achim Denig. "Mit Präzisionsmessungen und theoretischen Analysen werden wir verschiedene Ansätze verfolgen, um vielleicht Erkenntnisse zu gewinnen, die über das Standardmodell der Teilchenphysik hinausweisen", ergänzt Univ.-Prof. Dr. Marc Vanderhaeghen. Die beiden Physiker vom Institut für Kernphysik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) sind die Sprecher des SFB 1044 "Die Niederenergie-Grenze des Standardmodells: Von Quarks und Gluonen zu Hadronen und Kernen".
Für die künftigen Projekte können die insgesamt 20 leitenden Wissenschaftler des SFBs auf langjährige Erfahrungen und Expertise zurückgreifen. Bereits seit 1990 wird auf dem Gelände der JGU das Mainzer Mikrotron MAMI betrieben, ein Teilchenbeschleuniger für hochintensive Elektronenstrahlen. Er zeichnet sich durch einen scharf definierten Strahl und hohe Genauigkeit aus und dient Wissenschaftlern aus der ganzen Welt für Präzisionsuntersuchungen zur Struktur der Materie im subatomaren Bereich.
Mit der Bewilligung des Exzellenzclusters "Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter" (PRISMA)" im Juni 2012 wurden auch die Weichen für den Bau eines neuartigen Elektronenbeschleunigers gestellt: MESA wird durch Energierückgewinnung eine extrem hohe Strahlintensität erreichen, die sonst nur mit einem immensen Energieaufwand machbar wäre. Schließlich erfolgte im Juni 2015 die Zustimmung der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz (GWK) zum Bau des Centrums für Fundamentale Physik mit der MESA-Experimentierhalle – insgesamt ein ideales Forschungsumfeld.
Der SFB 1044 hat mehrere Fragestellungen in den engeren Fokus genommen, die es in den nächsten Jahren zu bearbeiten gilt. Ein hochaktuelles Thema betrifft den Radius des Protons, der möglicherweise signifikant kleiner ist als früher gedacht. Weltweit vielbeachtete Messungen hierzu werden bei MAMI durchgeführt. Am BES-III-Experiment in Peking wurden vor gut zwei Jahren Hinweise auf sogenannte Tetra-Quark-Zustände gefunden – eine vollkommen neue Form von Materie bestehend aus vier Quarks. Diese und andere Experimente am chinesischen Elektron-Positron-Beschleuniger BEPC-II begleiten die Mainzer Physiker mit einer Gruppe von fast 30 Wissenschaftlern. Ein drittes Thema ist das anomale magnetische Moment des Myons, eine der am genauesten vermessenen Größen in der Physik. Ein Vergleich von Messergebnis und theoretischer Berechnung lässt Rückschlüsse auf die Gültigkeit des Standardmodells zu. Weiterhin werden zukünftig hochpräzise Messungen der schwachen Ladung des Protons an MESA eine einzigartige Suche nach Physik jenseits des Standardmodells ermöglichen. Ähnliche Messungen an Atomkernen erlauben andererseits einen Zugang zu astrophysikalischen Fragestellungen, wie zum Beispiel zum Verständnis des Aufbaus von Neutronensternen.