Am 18. April 2025 wurde der „Breakthrough Prize in Fundamental Physics“ an vier herausragende Experimente am CERN verliehen, darunter die ATLAS-Kollaboration, an der auch die Universität Siegen entscheidend beteiligt ist. Dieser Preis, der mit 3 Millionen US-Dollar dotiert ist, wird oft als „Oscar der Wissenschaft“ bezeichnet und wurde Anfang April in Los Angeles verliehen. Durch die einmalige Unterstützung von mehr als 13.500 internationalen Forschern konnten bedeutende Fortschritte in der Teilchenphysik erzielt werden.
CERN, der größte Teilchenbeschleuniger der Welt, befindet sich in der Nähe von Genf und hat sich als Zentrum für innovative Forschung etabliert. Forschende der Universität Siegen sind seit über 30 Jahren aktiv an dem ATLAS-Großexperiment beteiligt, welches nicht nur die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012 ermöglicht hat, sondern auch zahlreiche andere bedeutende Forschungsergebnisse hervorgebracht hat. Die ATLAS-Kollaboration besteht aus etwa 3.000 Wissenschaftler*innen aus rund 200 Institutionen weltweit, die an der Entwicklung von Detektorkomponenten, der Kalibrierung, Datenanalyse sowie der Ausbildung junger Wissenschaftler*innen mitwirken.
Erfolge und Herausforderungen am CERN
Die ATLAS-Kollaboration war maßgeblich an der Etablierung des Brout-Englert-Higgs-Mechanismus beteiligt und hat im Rahmen des sogenannten Run 2 (2015-2018) beeindruckende Fortschritte erzielt. Insbesondere während dieser Phase wurden Protonenkollisionen bei einer Energie von 13 TeV durchgeführt, was eine Verbesserung von 60% im Vergleich zum Vorgänger-Lauf darstellt. Stephane Willocq, der Sprecher der ATLAS-Kollaboration, betont die Bedeutung dieser Zusammenarbeit und hebt die Erfolge bei der Analyse seltener Teilcheninteraktionen hervor.
Der Breakthrough Prize wird zur Finanzierung von Stipendien für Doktoranden verwendet, was das Engagement der Kollaborationen in die Ausbildung und Förderung junger Talente unterstreicht. Zudem zeigte die ATLAS-Kollaboration während der ersten langen Stillstandsphase des LHC mehrere Upgrades, darunter die Installation der Insertable B-Layer, die die Auflösung des inneren Tracking-Detektors verbesserte.
Die Suche nach neuen Phänomenen
Die Forschenden haben auch umfassende Suchen nach neuen physikalischen Phänomenen durchgeführt. Diese umfassen Theorien über Supersymmetrie und dunkle Materie. Darüber hinaus beobachteten sie zahlreiche seltene Prozesse zum ersten Mal, darunter die gleichzeitige Produktion von drei W-Bosonen sowie die erste Beobachtung der Produktion von vier Top-Quarks. Trotz dieser spannenden Untersuchungen konnten jedoch bislang keine neuen Teilchen gefunden werden.
In zehn Jahren seit der Entdeckung des Higgs-Bosons haben die physikalischen Erkenntnisse enorme Fortschritte gemacht. Physiker konnten die Eigenschaften des Higgs-Bosons weitreichend bestätigen und die Rolle des Higgs-Feldes im Standardmodell der Teilchenphysik weiter untersuchen. Die wichtigsten Ergebnisse stützen sich dabei auf nur 5% der insgesamt erwarteten Daten, was Raum für zukünftige Entdeckungen lässt.
Die Universität Siegen ist auch aktiv in dem Exzellenzcluster „Color meets Flavor“, das in Zusammenarbeit mit der Universität Bonn, der Universität Dortmund und dem Forschungszentrum Jülich etabliert wurde. Ziel ist es, die interdisziplinäre Zusammenarbeit in Nordrhein-Westfalen intensiv zu fördern und neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen.
Insgesamt zeigt die Auszeichnung mit dem Breakthrough Prize die immense Bedeutung und den Erfolg der internationalen Forschungskooperationen am CERN, die erst durch gemeinschaftliche Anstrengungen und fortwährende Innovationskraft möglich wird. Die ATLAS-Kollaboration und ihre Partner bereiten sich nun auf Run 3 sowie den hochluminosen LHC vor, der bis 2041 zehnmal mehr Daten liefern soll.
