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Förderung für Forschung am ATLAS-Experiment erhöht

Siegener PhysikerInnen forschen weiter am Teilchenbeschleuniger (CERN) und entwickeln hochkomplizierte Komponenten für den verbesserten Pixeldetektor.

Physikerinnen und Physiker des Center for Particle Physics Siegen an der Universität Siegen forschen weiter am weltgrößten Teilchenbeschleuniger, dem Large Hadron Collider (LHC) am Forschungszentrum CERN in Genf. Die Beteiligung des Siegener Teams am ATLAS-Projekt ist verlängert und die Förderung von zwei Projekten durch das Bundesforschungsministerium auf 2,3 Millionen Euro erhöht worden. „Das Fördervolumen für uns ist damit deutlich gewachsen“, erklärt Prof. Dr. Markus Cristinziani, Leiter der Arbeitsgruppe Experimentelle Teilchenphysik an der Universität Siegen. „Das ist ein schöner Erfolg, der auch Möglichkeiten für NachwuchswissenschaftlerInnen an unserer Universität schafft.“ DoktorandInnen und Post-Docs können zu den fundamentalsten wissenschaftlichen Fragestellungen unserer Zeit forschen. Dabei kommen unter anderem Programmiermethoden des Maschinellen Lernens zum Einsatz. Siegener PhysikerInnen gehören bereits seit vielen Jahren zu dem Forschungsverbund mit über 3000 WissenschaftlerInnen aus aller Welt, die am ATLAS-Projekt arbeiten.

Das ATLAS-Projekt ist eines der Großexperimente am Large Hadron Collider (LHC), bei denen Schlüsselfragen der Elementarteilchenphysik untersucht werden. Der Teilchenbeschleuniger, auch „Weltmaschine“ genannt, ist 27 Kilometer lang und liegt 100 Meter unter der Erde. ATLAS steht für A Toroidal LHC ApparatuS und bezeichnet den größten Detektor, der je für einen Teilchenbeschleuniger gebaut wurde. Eine Maschine groß wie ein Haus: 46 Meter lang, mit einem Durchmesser von 25 Metern. Mit über 100 Millionen elektronischen Kanälen detektiert er die Teilchen, die durch die Kollisionen im Teilchenbeschleuniger entstehen.

Erforscht wird ein breites Spektrum physikalischer Phänomene. Das Interesse der Siegener Arbeitsgruppe konzentriert sich stark auf das Top-Quark, dem schwersten Elementarteilchen. „Wir untersuchen die Wechselwirkungen der Top-Quarks mit dem Higgs-Boson und anderen Bosonen“, erklärt Cristinziani. Denn die Eigenschaften der Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen sind längst noch nicht vollständig verstanden. „Und so arbeiten wir weiter an der Frage, ob das, was das Standardmodell der Teilchenphysik vorhersagt, stimmt oder ob durch die Experimente am Teilchenbeschleuniger Abweichungen zu messen sind.“ Die Datennahme und Analyse der riesigen Datenmengen des ATLAS Detektors werden in einem Forschungsverbund im Rahmen der ersten Projektbewilligung gefördert.

Eine zweite Bewilligung gab es für die Siegener Physiker in Bezug auf die Weiterentwicklung des hochkomplexen Herzstücks des ATLAS-Detektors, den Pixeldetektor. Der Teilchenbeschleuniger wird stets weiterentwickelt und arbeitet mit immer höheren Intensitäten. „Dazu müssen die Detektoren nachgerüstet werden“, so Cristinziani. „An dem Upgrade des Pixeldetektors arbeiten wir.“

Am Emmy-Noether-Campus der Universität Siegen entsteht derzeit ein Reinraum, in dem hochkomplizierte elektrotechnische Komponenten, die man nicht kaufen kann, entworfen und gebaut werden.

Der Pixeldetektor ist derjenige Teil, der am nächsten am Wechselwirkungspunkt des Beschleunigers liegt. „Er ist sozusagen das Mikroskop des ganzen ATLAS-Detektors“, betont der Siegener Physiker. Bei den Kollisionen der Teilchen, entstehen Teilchenspuren, die gemessen werden. „Und je näher wir zu den Kollisionspunkten kommen, desto dichter sind die Teilchenspuren.“ Der Pixeldetektor ist in der Lage diese aufzulösen. „Das ist eine Technologie, die in internationaler Zusammenarbeit vieler Forschungseinrichtungen entwickelt wurde“, unterstreicht Cristinziani. Im Rahmen des neuen Projekts werden die Siegener WissenschaftlerInnen um die 200 neue Module für den Detektor bauen und eingehend prüfen. Das Bundesforschungsministerium (BMBF) finanziert über Projektmittel den Bau und die Entwicklung der Komponenten.

Die Elementarteilchenphysik in Siegen hat eine lange Tradition und gehört zu den Profilbereichen der Universität Siegen. „Wir haben vor kurzem erst die beiden Eckprofessuren in der experimentellen und der theoretischen Teilchenphysik neu besetzt, so dass diese Tradition fortgesetzt werden wird“, betont Prof. Dr. Thomas Mannel, Physiker und Prorektor für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs. „Wir freuen uns, dass die Siegener Beteiligung am ATLAS Experiment in den kommenden drei Jahren vom BMBF umfangreich gefördert wird, was die hohe wissenschaftliche Qualität der Siegener Beiträge eindrucksvoll dokumentiert.“