Teilchenphysiker*innen der Universität Siegen sind aktiv am renommierten ATLAS-Experiment am CERN in Genf beteiligt. Mit über 3.000 Wissenschaftler*innen aus 38 Nationen ist das ATLAS-Experiment eines von vier Großexperimenten am CERN und spielt eine entscheidende Rolle in der Erforschung der Elementarteilchen, die durch Protonenzusammenstöße am Large Hadron Collider (LHC) erzeugt werden. Die Universität Siegen arbeitet gemeinsam mit 15 weiteren deutschen Institutionen an diesem Projekt.
Der ATLAS-Detektor, der sich etwa 100 Meter unter der Erde befindet und die Größe der berühmten Kirche Notre Dame in Paris hat, steht vor einem bedeutenden Upgrade, das Ende 2026 beginnen soll. Dieses Upgrade wird neue analytische Möglichkeiten bieten, da der LHC technisch ertüchtigt wird und plant, 2030 in die „High Luminosity Phase“ zu starten. In dieser Phase könnten pro Sekunde zehnmal mehr Protonen-Kollisionen stattfinden als bisher, was eine wichtige Grundlage für zukünftige Forschung darstellt.
Technische Details und Herausforderungen
Der ATLAS-Pixel-Detektor ist ein zentrales Element des Systems. Er ist in der Lage, pro Sekunde 40 Millionen Bilder von Kollisionen aufzunehmen. Rund 300 neue Module für diesen Detektor werden im Reinraum auf dem Siegener Emmy-Noether-Campus gefertigt und sollen binnen zwei Jahren in den Detektor eingebaut werden. Hierbei wird besonders auf Präzisionsmessungen geachtet, die zentrale Fragen der Teilchenphysik beantworten sollen.
Die im ATLAS-Experiment gesammelten Daten sind auch für die Analyse seltener Ereignisse wie das Higgs-Boson von Bedeutung, dessen Nachweis 2012 an diesem Detektor bestätigte, dass das Higgs-Feld existiert, welches Elementarteilchen ihre Masse verleiht. Der LHC, der leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt, kann Proton-Proton-Kollisionen mit einer Schwerpunktsenergie von 14 Teraelektronenvolt (TeV) erzeugen und führt alle 250 Nanosekunden neue Kollisionen durch. Diese Ereignisse ermöglichen es den Physiker*innen, grundlegende Fragen zu beantworten, die über die Grenzen des Standardmodells hinausgehen.
Perspektiven und Zukunft der Forschung
Die Forschung in Siegen umfasst auch die Untersuchung hypothetischer Teilchen zur Erklärung der Dunklen Materie. Die Arbeitsgruppe ist in der Top-Quark-Physik international führend und hat den Forschungsantrag für die Exzellenz-Initiative „Color meets Flavor“ unter Beteiligung der Universitäten Bonn und Dortmund sowie dem Forschungszentrum Jülich in die Endrunde des deutschen Forschungswettbewerbs eingebracht. Die Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in Höhe von 2,1 Millionen Euro unterstützt die ambitionierten Projekte.
Die Erfolge am CERN und die bevorstehenden Verbesserungen am LHC wecken Hoffnungen auf neue Entdeckungen. Die Entdeckung des Higgs-Bosons, die 2012 das Licht der Welt erblickte, war der Höhepunkt jahrelanger Datenanalysen mit extrem geringen Fehlerraten. Dieses Ergebnis legte den Grundstein für weitere Forschungen und Technologien, die nicht nur die Teilchenphysik voranbringen, sondern auch weitreichende Anwendungen in der medizinischen Forschung ermöglichen.
In den kommenden Jahren möchte die Universität Siegen ihre Forschungstätigkeiten intensiv ausbauen, um weiterhin eine Führungsrolle in der internationalen Teilchenphysik einzunehmen.
