Startschuss für internationalen Teilchenbeschleuniger FAIR: RUB-Forscher beteiligen sich mit PANDA-Experiment

08.10.2010

Den Schlüsseldetektor für eine neue Physik der Teilchen bauen Bochumer Forscher im internationalen Forschungsprojekt PANDA in Darmstadt (antiProton ANnihilation at DArmstadt). Physiker der RUB um PANDA-Sprecher Prof. Dr. Ulrich Wiedner (Experimentalphysik I) beteiligen sich damit maßgeblich am neuen Teilchenbeschleuniger der Superlative FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research in Europe), für den am 4. Oktober der Startschuss gefallen ist. Ab 2017 gibt der PANDA-Detektor Einblick in die Tiefen der Materie. Ins Visier nehmen die Bochumer Wissenschaftler die Teilchen, die eine starke Wechselwirkung von einem Quark zum anderen tragen: die Gluonen.

3+3+5 = 938

Ein Kuchen wiegt so viel wie die Summe seiner Zutaten. Bei den kleinsten Teilchen der Materie ist diese Rechnung leider nicht so einfach. So besteht ein Proton zum Beispiel aus zwei sog. up- und einem down-Quark mit den Massen 3 MeV/c hoch 2 und 5 MeV/c hoch 2 (Megaelektronenvolt/Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat). Die simple Rechnung ergäbe eine Masse von 11, doch Messungen zeigen mit 938 MeV/c hoch 2 rund neunzigmal mehr. Eine fundamentale Frage der Teilchenphysik ist damit immer noch offen: Woher kommt der Großteil der Masse, wenn nicht aus den Quarks?

Komplexer Detektor zur Energiemessung

Mit dem äußerst komplexen PANDA-Detektor gehen die RUB-Physiker dieser Frage nach. PANDA besteht aus vielen einzelnen Teildetektoren, deren Aufgabe es ist, die Teilchenflugrichtung, die Energie oder die Identität der Teilchen zu bestimmen. Die Bochumer PANDA-Gruppe arbeitet an einem sog. elektromagnetischen Kalorimeter (EMC), einem Detektorteil, das die Energie von Photonen und Elektronen misst. Dabei geht es sowohl um den technischen Aufbau des Experiments und die Entwicklung des EMC als auch um die zukünftigen Tests und entsprechende Computersimulationen. Im Frühjahr 2011 soll ein erster Prototyp fertig sein. Bis es mit dem PANDA-Experiment soweit ist, kooperiert der Bochumer Lehrstuhl für Experimentalphysik I zusätzlich mit dem Pekinger BES-III-Experiment (Beijing Spectrometer), das im Gegensatz zu PANDA kollidierende Elektronen und Positronen nutzt, um neuartige Teilchenzustände zu entdecken und deshalb mit PANDA überlappende Fragestellungen untersucht. Insgesamt arbeiten im PANDA-Projekt über 450 Wissenschaftler aus 17 Ländern weltweit zusammen.

FAIR gestartet

Am Montag unterzeichneten Wissenschaftsminister und Staatssekretäre aus neun Ländern Asiens, Ost- und Westeuropas das internationale Übereinkommen über den Bau und den Betrieb von FAIR für die Forschung mit Antiprotonen und Ionen in Europa. FAIR ist eines der größten Forschungsvorhaben und komplexesten Beschleunigerzentren weltweit. An den Kosten für die Errichtung und Inbetriebnahme von rund einer Milliarde Euro trägt Deutschland knapp drei Viertel, wozu Hessen 90 Millionen Euro beiträgt. Größter internationaler Partner ist Russland, das 178 Millionen Euro bereitstellt. Im Anschluss an die Vertragsunterzeichnung wurde die FAIR GmbH gegründet, bei der die Unterzeichnerstaaten Gesellschafter sind. Die GmbH ist zuständig für Bau und Betrieb der neuen Anlage. Der Tiefbau beginnt im Winter 2011/2012. Die „Anlage der nächsten Generation“ baut auf die Beschleuniger des GSI Helmholtz-Zentrums für Schwerionenforschung auf - dann wird auch der PANDA-Detektor ein Teil dieser komplexen Anlage sein.

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