ELEMENTARTEILCHENPHYSIK
Auf der Spur der Bestandteile des Universums
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Technischen Universität Dresden
astronews.com
9. April 2009

Mit dem neuen Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider am Genfer Forschungszentrum CERN beginnt eine ganz neue Phase der Teilchenphysik, die auch ein neues Licht auf so manche kosmologische Fragestellung werfen könnte. Auf diese neue Ära will man in Sachsen, Berlin und Brandenburg die nächste Generation von Teilchenphysikern vorbereiten. Dazu startete jetzt ein neues Graduiertenkolleg.

Erfährt man aus der Beschäftigung mit den kleinsten Teilchen bald mehr darüber, warum das Universum so aussieht, wie wir es beobachten? Hier ein Bild des Hubble-Weltraumteleskops. Bild: STScI / NASA

Die Elementarteilchenphysik hat mit den Grundregeln ihres "Standardmodells" unser Naturverständnis in den letzten Jahrzehnten entscheidend vorangebracht. Mit der Inbetriebnahme des neuen Large Hadron Colliders (LHC), dem weltgrößten Teilchenbeschleuniger am Europäischen Laboratorium für Teilchenphysik CERN, steht die Menschheit jedoch am Beginn einer neuen Ära, von der gänzlich neue Entdeckungen zu erwarten sind, die über das Standardmodell hinausgehen.

Geaun hier setzt das neue, universitätsübergreifende Graduiertenkolleg "Masse, Spektrum, Symmetrie - Teilchenphysik in der Ära des Large Hadron Colliders" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit Arbeitsgruppen in Dresden, Berlin und Zeuthen (Brandenburg) an. Gemeinsam beteiligen sich die Teilchenphysiker unter anderem am ATLAS-Experiment des LHC, und gemeinsam mit der nächsten Generation von Physikerinnen und Physikern wollen sie die spannende Zeit der langjährigen experimentellen und theoretischen Forschung am und rund um den LHC miterleben und mitgestalten.

So werden 16 Doktorandenstellen und sechs Qualifizierungsstipendien in dem neuen Kolleg finanziert, das seine Arbeit im April 2009 aufgenommen hat und vorerst bis Ende Oktober 2013 laufen soll. "Mit dem Standardmodell verfügen wir über eine revolutionäre Theorie, die - außer der Gravitation - alle Kräfte und Wechselwirkungen in unserem Universum nicht nur beschreibt, sondern sogar ihre Ursache aufgedeckt hat: Elegante fundamentale Symmetrien der Natur. Zur Vervollständigung wird der LHC die einzig noch offene Frage des Standardmodells beantworten, nämlich wie Teilchen zu ihrer Masse kommen", beschreibt Prof. Michael Kobel, Leiter des Instituts für Kern- und Teilchenphysik der TU Dresden und stellvertretender Sprecher des Kollegs, die Forschungsschwerpunkte in den kommenden Jahren.

"Unsere Arbeitsgruppe in Dresden wird mit der Suche nach Higgs-Teilchen überprüfen, ob tatsächlich ein unsichtbares Medium, das Higgsfeld, die Massen verursacht. Dies würde uns einen weiteren Schritt näher an die Beantwortung der Frage bringen, warum das Universum gerade so ist, wie es ist; gerade so, dass Sterne, Planeten, und Leben entstehen konnten", erklärt Kobel. "Gelänge uns darüber hinaus der Nachweis der letzten noch nicht entdeckten Symmetrie, der so genannten Supersymmetrie, so könnte das leichteste der supersymmetrischen Teilchen die mystische Dunkle Materie im Universum erklären, und so eine direkte Brücke zur Astroteilchenphysik schlagen."

In der Region Sachsen stellt die TU Dresden auf dem Gebiet der Elementarteilchenphysik einen wichtiges Kompetenzzentrum für Studierende und Doktoranden dar. Das Institut für Kern- und Teilchenphysik wird überdies vom Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen der TU Dresden (ZIH) unterstützt. Momentan stehen den Teilchenphysikern hier 128 Rechenprozessoren und mehrere Terabyte Plattenplatz zur Verfügung, um ihre Forschungsergebnisse auszuwerten.

Exzellente Diplom- und Masterstudierende des neuen Studienprogramms können nun einen schnelleren Zugang zur Promotion nutzen. Und die Promovierenden werden sich in der Theorie breite Kenntnisse aneignen, um auf mögliche Paradigmenwechsel in der Teilchenphysik, die aus der Entdeckung neuer Teilchen am LHC resultieren könnten, vorbereitet zu sein. Aber auch jenseits der Wissenschaft bieten sich den teilnehmenden Teilchenphysikern anschließend vielfältige, teilweise unkonventionelle Karrierewege an, zum Beispiel im Bereich der Unternehmensberatung, Informationstechnologie, bei Finanzdienstleistern und im Risikomanagement.

"In den kommenden Jahren wird sich zeigen, welche über das Standardmodell hinausreichenden Konzepte in der Natur realisiert sind", so Kobel. "Die Kombination detaillierter Messungen am LHC, experimenteller Untersuchungen der Eigenschaften von Neutrinos und theoretischer Einbettung in neue Symmetrien wie der Supersymmetrie könnte neue fundamentale Erkenntnisse liefern, die von der Möglichkeit einer supersymmetrischen Vereinigung aller zwischen den Teilchen wirkenden Kräften bis zu kosmologischen Fragen wie etwa der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie reichen."