Teilchenphysik und Detektoren in Kürze:
Ob Quarks, Gluonen oder das Higgs-Teilchen — Die Physik der Elementarteilchen, die die Bausteine der Materie und Träger der fundamentalen Wechselwirkungen sind, ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis unseres Universums und seiner Entstehung nach dem Urknall.
Unser heutiges Wissen über die Elementarteilchen, der Nachweis ihrer Existenz, das Erforschen ihrer Eigenschaften und des Zusammenspiels der fundamentalen Wechselwirkungen, basiert zu großen Teilen auf dem Erfolg von Beschleunigerexperimenten, bei denen Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander geschossen werden. Die Daten werden von einer Vielzahl verschiedener Detektoren geliefert, die es ermöglichen, durch Messung der beim Aufprall entstehenden sekundären Teilchen, die Kollisionen der aufeinander geschossenen Teilchen zu rekonstruieren.
Woran wir forschen:
Die Forschungsaktivitäten unserer Gruppe konzentrieren sich auf drei Bereiche:
- Das ZEUS-Experiment am HERA-Beschleuniger (DESY, Hamburg)
- Das CMS-Experiment am LHC-Beschleuniger (CERN, Genf)
- Entwicklung von Silizium-Detektoren für Experimente der Kern- und Hochenergiephysik
Die Hadron-Elektron-Ring-Anlage HERA war der größte Teilchenbeschleuniger bei DESY und zugleich Deutschlands größtes Forschungsinstrument. Im Sommer 2007 wurde der Forschungsbetrieb beendet und HERA abgeschaltet. Doch die Auswertung der aufgezeichneten Daten ist weiterhin in vollem Gang und wird noch viele Jahre andauern. Unsere Gruppe beschäftigt sich an Präzisionsmessungen, mit dem Ziel, die Struktur des Protons und die darin wirkenden Kräfte zu bestimmen, sowie Suchen nach Physik jenseits des Standardmodells.
Am LHC (Large Hadron Collider) werden in Proton-Proton-Kollisionen die Zusammenstösse zwischen ihren elementaren Bausteinen - den Quarks und Gluonen - bei bisher unerreichten Energien im TeV-Bereich untersucht. Damit kann die Gültigkeit des Standardmodells der Teilchenphysik bei hohen Energien, sowie mögliche Erweiterungen, so genannte Neue Physik erforscht werden. Unser besonderes Interesse gilt dabei dem vielversprechendsten Kandidaten für Neue Physik, der Supersymmetrie. Mit ihrer Hilfe könnte das Rätsel um die Zusammensetzung der Dunklen Materie im Weltall gelöst werden.
Des Weiteren beschäftigt sich unsere Gruppe mit der Entwicklung von Silizium-Detektoren für Experimente der Teilchenphysik. Unsere Forschung ergab neue Erkenntnisse sowohl bezüglich der Herstellung der Detektoren als auch hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit. Innerhalb derzeitiger und zukünftiger Experimente der Teilchenphysik ist die Schädigung der Detektoren aufgrund der hohen Strahlenbelastung zu einem zentralen Thema geworden. Aufgrund unseres andauernden Studiums der mikroskopischen Eigenschaften der strahleninduzierten Defekte und deren Auswirkung auf den Betrieb der Detektoren sind wir zu weltweit anerkannten Experten auf diesem Gebiet geworden.