Siegener Physiker an neuem CERN-Experiment beteiligt

Am Genfer CERN wird ein neuer Detektor zur Suche nach bisher unbekannten Teilchen oder Kräften gebaut. Die Vorbereitungen für das so genannte SHIP-Experiment laufen bereits seit zehn Jahren. Auch Physiker*innen der Universität Siegen sind daran beteiligt.

Das Genfer CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) ist eines der größten und renommiertesten Zentren für physikalische Grundlagenforschung. Wissenschaftler*innen aus aller Welt untersuchen hier gemeinsam die fundamentalen Gesetze des Universums. Dabei nutzen sie die weltweit größten und komplexesten Geräte, um die kleinsten Bauteile der Welt zu erforschen – die Elementarteilchen. Nach knapp zehn Jahren Vorbereitung wurde am CERN jetzt die Genehmigung für ein neues Experiment erteilt: Im Rahmen des SHIP-Experiments (SHIP = Search for Hidden Particles) soll ein Detektor gebaut werden, der ganz neue Möglichkeiten eröffnet, bisher unbekannte Teilchen oder Kräfte zu finden. Auch Physikerinnen und Physiker der Universität Siegen sind an dem Experiment beteiligt, ihre Arbeit wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

„Wir Teilchenphysiker stehen vor einem Dilemma: Mit dem Higgs-Boson haben wir inzwischen alle Teilchen beobachtet, die im Standardmodell der Teilchenphysik vorhergesagt werden. Gleichzeitig ist klar, dass dieses Modell nicht die endgültige Theorie sein kann, da es bestimmte Phänomene wie zum Beispiel die Dunkle Materie nicht erklärt“, sagt der Siegener Teilchenphysiker Prof. Dr. Markus Cristinziani. Für ihn und seine Kolleg*innen steht deshalb fest, dass es noch weitere, bisher unbekannte Teilchen oder Wechselwirkungen geben muss, um bestimmte Phänomene des Universums zu erklären. Das SHIP-Experiment soll den Wissenschaftler*innen nun neue Möglichkeiten eröffnen, solche Teilchen aufzuspüren.

Geplant ist, einen Detektor zu bauen, bei dem ein sehr intensiver Protonenstrahl auf ein bestimmtes Ziel gerichtet wird, um damit neue Teilchen zu entdecken. Dies soll jedoch bei deutlich geringeren Energien geschehen, als beispielsweise beim weltweit leistungsstärkten Teilchenbeschleuniger „Large Hadron Collider“. So hoffen die Physikerinnen und Physiker, eine besondere Art von Teilchen zu finden, die sich durch extrem schwache Wechselwirkungen auszeichnen. „Wir haben bisher mit riesigen Detektoren nach neuen Teilchen und Wechselwirkungen bei den höchstmöglichen Energien gesucht. Möglicherweise sind uns dabei sehr schwach wechselwirkende Teilchen quasi durch die Lappen gegangen“, erklärt Prof. Cristinziani. Diese Lücke soll das SHIP-Experiment nun schließen.

Cristinziani und sein Team sind bereits seit 2017 bei den vorbereitenden Arbeiten zu SHIP dabei. Am Siegener Lehrstuhl für Teilchen- und Astroteilchenphysik wurde bereits eine Promotion zu dem neuen Experiment sehr erfolgreich abgeschlossen. „Ich freue mich riesig, dass der Bau des Detektors am CERN nun starten kann“, sagt Cristinziani, der darin eine große Chance für die Forschung sieht: „SHIP hat Entdeckungspotenzial für die wichtigsten Beobachtungsrätsel der modernen Teilchenphysik und Kosmologie.“

Hintergrund:
Im Jahr 2027 soll am Genfer CERN mit dem Bau des SHIP-Experiments begonnen werden. SHIP ist eine Kollaboration aus über 50 Universitäten und Forschungsinstituten aus mehr als 18 Ländern. Die Siegener Forschung an dem Experiment wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Kontakt:
Prof. Dr. Markus Cristinziani (Lehrstuhl für Teilchen- und Astroteilchenphysik der Universität Siegen)
Tel.: 0271 740-3629
E-Mail: markus.cristinziani@physik.uni-siegen.de