09.01.2019

Finanzierung für Teilchenforschung steht

Experimentelle Forschung zu fundamentalen Bausteinen der Materie am KIT mit 7,6 Millionen Euro gefördert.

Die experimentelle Forschung zu den fundamentalen Bau­steinen der Natur und den dazu not­wendigen Technologien am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wird zwischen 2019 und 2021 vom Bundes­ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 7,6 Millionen Euro gefördert. Die Wissenschaftler können damit die Forschung an inter­nationalen Groß­experimenten wie dem CERN in Genf in der Schweiz oder dem KEK im japanischen Tsukuba weiter voran­treiben.

Abb.: Das CMS-Experiment ist eines von vier großen Experimenten am Large...
Abb.: Das CMS-Experiment ist eines von vier großen Experimenten am Large Hadron Collider (LHC) des CERN in Genf. (Bild: M. Hoch, M. Brice / CERN / CMS Collaboration)

Forscher am Institut für experimentelle Teilchen­physik (ETP) des KIT haben nun neue, erhebliche Förder­mittel für ihre Beiträge zu den Experimenten CMS (Compact-Muon-Solenoid) am CERN und Belle II am KEK zugesprochen bekommen. Zusätzlich hat das BMBF dem KIT Mittel für den Aus- und Um­bau des CMS-Experiments und die Entwicklung neuer Methoden zur Bewältigung der großen Daten­mengen der Experimente bewilligt. Insgesamt beläuft sich die Förder­summe auf rund 7,6 Millionen Euro für die kommenden zwei­einhalb Jahre.

Das CMS-Experiment ist als eines von vier großen Experimenten am Ring­beschleuniger Large Hadron Collider (LHC) des CERN im Einsatz. Das ETP ist seit dem Beginn der Planungs- und Konstruktions­arbeiten mit einem Team von insgesamt etwa neunzig Personen beteiligt. Das ist die größte universitäre Arbeits­gruppe, die am CERN forscht. Wesentliche Elemente des Detektors – insbesondere im Bereich der Silizium­technologie – entstanden in den Laboratorien des KIT. Außerdem wurden hier Algorithmen entwickelt, mit denen die riesigen Daten­mengen analysiert werden können. Bisheriger Höhe­punkt der Forschung am CERN war die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012, an dem Karlsruher Mitglieder der CMS-Gruppe maß­geblichen Anteil hatten.

Die Vorbereitungen für die Zukunft des CMS-Experiments ab dem Jahr 2026 sind bereits in vollem Gange. Forscher des KIT bauen dazu hochpräzise Silizium-Teilchen­detektoren, mit denen im Inneren des CMS-Experiments auf die Flug­bahnen von Elementar­teilchen geschlossen werden kann. „In diesem Projekt verbindet sich physikalische Grund­lagen­forschung mit Technologie­entwicklung, oft an der Grenze des technisch Mach­baren“, charakterisiert Projekt­leiter Ulrich Husemann das Vorhaben.

Das Belle II-Experiment am KEK wird im Jahr 2019 die ersten Kollisionen bei hoher Luminosität aufzeichnen. Während der Large Hadron Collider am CERN der Beschleuniger mit den höchsten Energien ist, besitzt der japanische Super­beschleuniger die hundert­fache Intensität gegen­über bisher betriebenen Anlagen. In Kollisionen von Elektronen mit deren Anti­teilchen, den Positronen, ensteht eine große Anzahl von b-Quarks, deren hoch­präzise Messung die Suche nach neuen Physik­phänomenen erlaubt. Wichtige Elemente des Experimentes wurden am KIT entwickelt — insbesondere Algorithmen, welche die Daten mithilfe künstlicher Intelligenz interpretieren. Insgesamt ist ein Team aus etwa dreißig Wissenschaftlern und Studierenden des KIT an dem Experiment beteiligt.

„Wir haben in den letzten Jahren starke Indizien dafür gefunden, dass sich Elektronen und ihre schweren ‚Cousins‘, die Myonen und Tauonen, anders verhalten als wir erwarten“, sagt Projekt­leiter Florian Bernlochner. Bis Ende 2021 will das Belle-II-Experiment genügend Daten aufzeichnen, um diesem Mysterium auf den Grund zu gehen.

Einen Beitrag zur digitalen Agenda der Bundes­regierung leistet das Verbund­projekt Pilot-ErUM-Data. In diesem Projekt arbeiten Wissenschaftler des KIT mit Partnern von anderen Universitäten aus den Forschungs­feldern Astroteilchen-, Hadronen-, Kern- und Teilchen­physik daran, effizientere Computing-Infra­strukturen, verbesserte Daten­auswertung durch Methoden des maschinellen Lernens und leistungs­fähigere Algorithmen zur Daten­auswertung und Simulation zu entwickeln. „Die Heraus­forderungen durch die großen Daten­mengen unserer Experimente erfordern neue, leistungs­fähigere Rechen­konzepte“, sagt Projektleiter Günter Quast.

„Wir forschen welt­weit und die Mitglieder unseres Teams kommen aus aller Welt. Mit den neuen Förder­mitteln wird es uns gelingen, im Rahmen unserer Forschung nach den fundamentalen Bau­steinen der Natur auch weiterhin unserer gesell­schaftlichen Rolle nach­zukommen und neben der Entwicklung neuer Technologien vor allem auch unseren wissen­schaftlichen Nach­wuchs in Hoch­technologien und internationaler Zusammen­arbeit aus­zubilden“, betont der Leiter des ETP Thomas Müller, der als Projekt­leiter auch die laufenden CMS-Aktivitäten koordiniert.

KIT / DE

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