JGU-Teilchenphysiker für innovative Detektortechnologien ausgezeichnet
Stefan Schoppmann vom PRISMA Detektorlabor erhält ICFA Early Career Instrumentation Award.
Stefan Schoppmann, Teilchenphysiker an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), ist mit dem ICFA Early Career Instrumentation Award ausgezeichnet worden. Damit würdigt das International Committee for Future Accelerators (ICFA), dem führende Beschleunigerlabore wie das CERN angehören, herausragende Beiträge zur Instrumentenentwicklung in der Teilchenphysik.
Schoppmann, der als „Detector Innovation Fellow“ am Detektorlabor des Exzellenzclusters PRISMA++ forscht, erhält die Auszeichnung für seine Arbeiten zur Entwicklung neuartiger Detektortechnologien und -materialien. Diese ermöglichen präzise Messungen schwer nachweisbarer Teilchen und tragen so zur Erforschung grundlegender Eigenschaften des Universums bei.
„Zwar beschreibt das Standardmodell der Teilchenphysik viele grundlegende Phänomene der Natur“, so der Physiker und Mathematiker. „Doch zentrale Fragen – etwa zur Existenz Dunkler Materie – bleiben unbeantwortet. Um ihnen nachzugehen, sind hochpräzise Messungen und besonders empfindliche Detektoren erforderlich.“
Solche Technologien entwickelt Schoppmann am Exzellenzcluster PRISMA++, einem Forschungsverbund des Instituts für Physik der JGU, des Instituts für Kernphysik der JGU und des Helmholtz-Instituts Mainz, insbesondere im PRISMA-Detektorlabor. Ein Schwerpunkt seiner Arbeit liegt auf Messmethoden für Neutrinos – Elementarteilchen, die nur sehr schwach mit Materie wechselwirken und daher experimentell besonders schwer nachzuweisen sind. Um ihre Eigenschaften dennoch präzise messen zu können, entwickelte Schoppmann eine neue Klasse besonders empfindlicher Detektormaterialien – sogenannte hybride und opake Szintillatoren.
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„Bei diesen neuartigen, weißlichen und stark streuenden Szintillatorflüssigkeiten bleibt das entstehende Licht räumlich begrenzt im Material, wodurch sich Teilchenereignisse präziser lokalisieren und voneinander unterscheiden lassen“, erklärt er.
Der Jury des ICFA zufolge habe er durch seine Pionierarbeit bei den Szintillator-Technologien, mit innovativen experimentellen Konzepten und Materialien Neutrino- und Dunkle-
Schoppmanns innovative Technologien kommen in zwei weltweit einzigartigen Forschungsprojekten am Mainzer PRISMA++-Cluster zum Einsatz. So untersucht das von ihm geleitete und jüngst mit einem ERC Consolidator Grant bedachte Experiment NuDoubt++ Prozesse der Neutrinophysik – etwa spezielle Formen des doppelten Beta-Zerfalls, die besonders hohe Anforderungen an die Detektortechnologie stellen. Die neuartigen Szintillatoren könnten helfen, grundlegende Fragen zu beantworten – etwa, ob Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind und welche Rolle sie beim Entstehen des Materie-Antimaterie-Ungleichgewichts nach dem Urknall spielten.
Das zweite Projekt, DarkMESA, widmet sich der experimentellen Suche nach Dunkler Materie. Der intensive Elektronenstrahl des in Mainz entwickelten Beschleunigers MESA erzeugt dabei seltene Prozesse, die auf bislang unbekannte, schwach wechselwirkende Teilchen hindeuten könnten. Um solche Signale zuverlässig zu identifizieren, müssen selbst kleinste Störsignale und Messrauschen von den eigentlichen Ereignissen getrennt werden – mit dem Ziel, Hinweise auf bislang unbekannte Teilchen der Dunklen Materie zu finden, aus denen ein Großteil der Materie im Universum besteht.
Das ICFA ist eine Organisation der International Union of Pure and Applied Physics, der zahlreiche Physikgesellschaften weltweit angehören. [U Mainz / dre]
