Forschung in der Gruppe von Prof. Dr. A. Khoukaz
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. A. Khoukaz beschäftigt sich mit der Produktion und den Zerfällen von Mesonen und exotischen Teilchen, die in Elektron-Positron- sowie zukünftig in Antiproton-Proton-Stößen produziert werden. Weitere wichtige Forschungsbereiche sind die Laser-Cluster-Wechselwirkung sowie die Arbeit an einem im Aufbau befindlichen Experiment in Mainz, um hochpräzise Messungen im Bereich der Hadronen- und Kernphysik durchzuführen.
Einer der genannten Forschungsschwerpunkte unserer Arbeitsgruppe liegt in der Untersuchung des Charmonium-Spektrums sowie möglicher exotischer Teilchenzustände, wie zum Beispiel dem Y(4260). Hierzu werden derzeitig Messungen an dem BESIII-Experiment durchgeführt, welches am Elektron-Positron-Kollider BEPC-II des Instituts für Hochenergiephysik in Peking betrieben wird. Elektronen und Positronen werden mit BEPC-II in zwei separaten Speicherringen auf Schwerpunktsenergien im Bereich von 2,0 – 4,9 GeV beschleunigt und im Zentrum des BESIII-Experiments zur Kollision gebracht.
Ein weiterer großer Forschungsbereich unserer Gruppe ist das PANDA-Experiment, welches an dem zukünftigen Antiprotonen-Speicherring HESR des FAIR Beschleunigerzentrums in Darmstadt aufgebaut wird. An diesem Großexperiment werden in Zukunft unter anderem Präzisionsmessungen zu Charm-Mesonen sowie zu exotischen Teilchen durchgeführt werden.
Für die Experimente an PANDA ist der Einsatz eines Cluster-Jet-Targets geplant, welches von unserer Arbeitsgruppe aufgebaut wurde und sich derzeitig am Kühlersynchrotron COSY in Jülich befindet. Dort werden wichtige Messungen in Verbindung mit den anderen am COSY eingebauten Komponenten durchgeführt, sodass das Cluster-Jet Target optimal am späteren PANDA-Experiment eingesetzt werden kann.
Weiterhin wird ein Prototyp für dieses Target aktuell an unserem Institut betrieben und für systematische Untersuchungen zur Clusterproduktion verwendet. Die Schwerpunkte unserer Targetaktivitäten umfassen folgende Arbeiten:
- Entwicklung und Aufbau von Cluster-Jet Targets höchster Dichte
- Systematische Untersuchung zur Produktion von Clusterstrahlen
- Bestimmung der Geschwindigkeits- und Massenverteilung in Clusterstrahlen
- Betrieb des Cluster-Targets am COSY und - zukünftig - am HESR
Ein anderer Einsatzbereich der Cluster-Jet Targets ist das Projekt CryoFlash, bei dem die Laser-Cluster-Wechselwirkung in Kooperation mit der Heinrich-Heine Universität in Düsseldorf untersucht wird. Hierbei lassen sich mit dem Hochleistungslasersystem ARCTURUS neben der Untersuchung der laserinduzierten Protonen- und Elektronenbeschleunigung auch Eigenschaften der Cluster näher beobachten und analysieren.
Eine ähnliche Funktionsweise wie bei den Cluster-Jet Targets findet auch bei den Gas-Jet Targets eine Anwendung. Ein von der AG Khoukaz aufgebautes Gas-Jet Target wird ein bedeutender Bestandteil des zukünftigen MAGIX-Experiments am Elektronenbeschleuniger MESA in Mainz sein. Wichtige Forschungsschwerpunkte werden unter anderem die Suche nach schwarzen Photonen oder die Untersuchung des Radius von Protonen sein.
Neben der stetigen Optimierung und Forschung an Cluster- und Gas-Jet Targets entwickelt die AG Khoukaz auch ein Droplettarget, welches für zukünftige Experimente als Alternative zu den zuvor genannten Targetformen genutzt werden kann. Durch spezielle Techniken kommt es beim Droplettarget zu einem regelmäßigen und gleichförmigen Tröpfchenstrahl.