Bundesministerium bewilligt rund 2,6 Millionen Euro für Beteiligung an Großprojekten

Forscher der Institute für Kernphysik und für Theoretische Physik an der Universität Münster erhalten vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) eine Förderung in Höhe von 2,6 Millionen Euro für die Experimente ALICE, CBM und PANDA sowie für begleitende theoretische Untersuchungen. Damit unterstützt das Ministerium in den kommenden drei Jahren verschiedene Arbeiten zur Erforschung der Grundbausteine der Materie und des Universums, die die Forscherteams in Großprojekten an Teilchenbeschleunigern durchführen.

Wissenschaftler der beteiligten Gruppen bereiten Experimente für die neue Großforschungseinrichtung „FAIR“ (Facility for Antiproton and Ion Research) in Darmstadt vor. Am Europäischen Forschungszentrum CERN in Genf experimentieren sie zudem am dortigen Teilchenbeschleuniger „Large Hadron Collider“ (LHC). Dafür führen sie an der Universität Münster auch theoretische Präzisionsrechnungen zur Produktion von Photonen („Lichtteilchen“) und Hadronen, einer speziellen Art subatomarer Teilchen, durch.

Das Experiment ALICE am CERN stellt den Zustand der Materie nach dem Urknall nach. Mit dem CBM-Experiment an der FAIR-Anlage untersuchen Forscher die Eigenschaften der Hadronen in sehr hoher Kernmateriedichte. Das Darmstädter PANDA-Experiment soll zukünftig ein weiteres Schlüsselexperiment der Hadronenphysik werden.

Die münsterschen Physiker haben für ihre Forschung der vergangenen Jahre bereits mehrere Millionen Euro vom BMBF eingeworben. Die Förderung für die einzelnen Projekte wurde nun erneut erneut bewilligt. Die Förderung im Rahmen des „Aktionsplan ErUM-Pro“ umfasst zudem ein Transferprojekt mit dem Ziel, Kindern und Jugendlichen über den Austausch mit jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Einblicke in aktuelle Forschungsthemen der Physik zu geben. So möchten die münsterschen Experten das Interesse für die Wissenschaft fördern und Nachwuchs für die Grundlagenforschung an Großgeräten gewinnen.

Mit „ErUM-Pro“ fördert das BMBF die Vernetzung von Hochschulen mit innovativen Großgeräten, an denen Deutschland beteiligt ist, und bindet sie in die Weiterentwicklung dieser Forschungsinfrastrukturen ein, um neue Ideen, Technologien und Anwendungen zu entwickeln.

Die starke Wechselwirkung und ihre theoretische Beschreibung im Rahmen der Quantenchromodynamik (QCD) spielen am Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf und dem in Bau befindlichen Electron Ion Collider (EIC) am Brookhaven National Laboratory in New York eine wichtige Rolle. Vorwärts gestreute Protonen und Kerne sind dabei von besonderem Interesse, denn sie erlauben hochaufgelöste Strukturuntersuchungen dieser stark gebundenen Zustände von Quarks und Gluonen, am EIC sogar in drei Dimensionen. Ermöglicht werden diese durch spezielle Detektoren, über die ATLAS und CMS bereits verfügen, die für ALICE in Bau und den EIC geplant sind, und die spezielle Geometrie des LHCb-Experiments.

Am Heraeus-Seminar und LHC-Arbeitsgruppentreffen zu diesem Thema, das vom 23.-27. Oktober 2023 am Physikzentrum in Bad Honnef stattfand, nahmen 32 weltweit führende Expertinnen und Experten aus Europa und den USA und fast ebenso viele jüngere Forschende teil. Deutlich wurde bei dieser Tagung der enorme Fortschritt in den vergangenen zehn Jahren nicht nur zur Proton-, sondern auch zur Kernstruktur. Intensiv diskutiert wurden die Fragen, wie eindeutige Signale der theoretisch erwarteten Gluon-Saturation gewonnen oder sogenannte Odderon-Zustände zweifelsfrei nachgewiesen werden können. Spektakulär war auch die Entdeckung der Licht-an-Licht-Streuung, die nun zur Suche nach dunkler Materie und neuen Wechselwirkungen genutzt wird.

Großen Raum nahmen Diskussionen zum zukünftigen experimentellen Programm in der Hochluminositätsphase des LHC, mit der Forward Physics Facility am CERN und speziellen Detektoren am EIC sowie in kosmischer Strahlung ein. Mögliche Entdeckungen könnten dann neue exotische Hadronen, das anomale magnetische Moment des Tau-Leptons oder Axionen sein, angepasste Strahloptik und gesteigerte Sensitivität sowie Haltbarkeit der Detektoren vorausgesetzt.

Mit seinem intensiven und vielseitigen wissenschaftlichen Programm, eingeladenen längeren und weiteren kürzeren Vorträgen, Postern und Diskussionen war das Seminar ein großer Erfolg und weckte den Wunsch nach Fortsetzung und noch intensiverer Zusammenarbeit. Drei der hervorragenden Beiträge der jüngeren Teilnehmer wurden mit Posterpreisen ausgezeichnet. Unser herzlicher Dank gilt der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung für die großzügige finanzielle und professionelle organisatorische Unterstützung sowie dem Team des Physikzentrums für die hervorragende Betreuung während des Seminars.

Das Seminar wurde von Prof. Paul Newman, Universität Birmingham, Prof. Christophe Royon, Universität Kansas und Humboldt-Forschungspreisträger an der Universität Münster, und Prof. Michael Klasen, Universität Münster, organisiert.