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ERC Advanced Grant “srEDM” für Hans Ströher

Prof. Hans Ströher, Direktor des IKP-2, erhält einen Advanced Grant des Europäischen Forschungsrates. Der ERC fördert damit Ströhers Forschung zur Suche nach elektrischen Dipolmomenten (EDM) von elementaren Materiebausteinen – und damit nach den Grundlagen für die Existenz unseres Universums. Die Förderung beträgt etwa 2,4 Millionen Euro in den nächsten fünf Jahren.

Wissenschaftlicher Hintergrund

Nach unserem heutigen Verständnis haben sich im frühen Universum Materie und Antimaterie die Waage gehalten. Wäre diese Symmetrie in der weiteren Entwicklung des Universums erhalten geblieben, hätten sich alle Teilchen und Antiteilchen sehr schnell wieder gegenseitig vernichtet. Was wir jedoch heute beobachten - und das ist eine der großen ungelösten Fragen in den Naturwissenschaften - ist, dass fast ausschießlich Materie übrig geblieben ist. Erklärt werden könnte dies durch eine kombinierte Symmetriebrechung von Ladungskonjugation (C) und Parität (P), allerdings ist die Stärke der bekannten Quellen für diese CP Verletzung im Standardmodell der Teilchenphysik viel zu klein. Eine Möglichkeit, wie sich eine solche CP Verletzung zeigen könnte, ist ein elektrisches Dipolmoment (EDM) von Elementarteilchen. Ein solches entsteht, wenn der Schwerpunkt von positiver und negativer Ladung gegeneinander verschoben ist. Die Beobachtung eines solchen elektrischen Dipolmoments wäre auch ein Indiz für Physik jenseits des Standardmodells.

Um die zugrunde liegenden Mechanismen einer CP Verletzung identifizieren zu können ist es notwendig viele verschiedene Systeme zu untersuchen. In dem srEDM Projekt geht es darum, die technischen Voraussetzungen für eine neue Klasse von Präzissionsexperimenten an Speicherringen zu entwickeln und erste, direkte Messungen an Protonen und Deuteronen durchzuführen. Damit wird auch die Grundlage für eine zukünftige, dedizierte Forschungseinrichtung in Europa gelegt.

Das eigentliche Messprinzip - die zeitliche Veränderung der Polarisationsrichtung bei Anlegen eines elektrischen Feldes - ist zwar relativ einfach, allerdings ist das elektrische Dipolmoment, nach dem man sucht, so klein, dass eine Messung über das hinausgeht, was z.Zt. technisch möglich ist, und daher genau diese Machbarkeitsgrenze immer weiter in neue Regionen hinausgeschoben werden muss. Daraus ergibt sich auch das vorgeschlagene schrittweise Vorgehen, bei dem zunächst die notwendigen Schlüsseltechnologien entwickelt werden um dann in einer späteren Phase das optimale Instrument zu bauen: einen Präzisionsspeicherring mit zwei gegenläufigen Strahlen. Für diese Entwicklungen bietet die Infrastruktur des Forschungszentrums wissenschaftlich und technisch - einschließlich des Beschleunigers COSY - die optimalen Voraussetzungen um eine der spektakulärsten aktuellen Fragestellungen in der Wissenschaft zu beantworten: die Beobachtung eines elektrischen Dipolmoments als Indiz für Physik jenseits unseres Standardmodells und damit vielleicht auch eine Antwort auf die Frage nach unserer Existenz.


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