Rund 180.000 Euro für Beteiligung des Exzellenzclusters PRISMA+ an den Experimenten tSPECT und Mu3e und der internationalen Konsortien NEMESIS und BEYOND
06.06.2025
Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) sind an den großen internationalen Forschungskonsortien NEMESIS ("Neutron Experiments join Muon Experiments for Synergy in Investigation and Search for new physics") und BEYOND ("Search for physics beyond the Standard Model at the high intensity frontier, from new physics to spin-offs") beteiligt, die sich mit zentralen Fragen der modernen Teilchenphysik befassen und Expertise aus Europa, den USA und Japan bündeln. Beide Konsortien sind nun durch die Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) zur Förderung ausgewählt worden. Mit diesem Programm finanziert die Europäische Kommission Forschungs- und Innovationsprojekte, um die Karrieren von Spitzenforscherinnen und -forschern zu fördern.
Für die an NEMESIS und BEYOND beteiligten Forschenden der JGU stehen nun rund 180.000 Euro zur Verfügung, die insbesondere Reisekosten zur Vorbereitung und Durchführung der Experimente tSPECT, n2EDM und Mu3e am schweizerischen Paul Scherrer Institut (PSI) abdecken sollen. tSPECT und Mu3e sind Kernexperimente des kürzlich bewilligten Exzellenzclusters PRISMA++ (Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter), Folgeprojekt des Excellenzclusters PRISMA+. Beide Experimente profitieren sehr stark von der Infrastruktur des PRISMA Detektorlabors an der JGU. Sie werden am PSI, dem mit mehr als 2.300 Mitarbeitenden größten schweizerischen Forschungsinstitut, durchgeführt, weil es mit seiner einmaligen Beschleunigerinfrastruktur unter anderem die benötigten Neutronen- und Muonenraten zur Verfügung stellt.
tSPECT: Neue Wege zur Untersuchung ultrakalter Neutronen
Das tSPECT-Experiment, an dem die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Martin Fertl vom Institut für Physik der JGU forscht, untersucht die Lebensdauer freier Neutronen. Ziel ist es, eine bestehende Diskrepanz zwischen verschiedenen Messmethoden aufzuklären und eine neue Technik zum Einfang sogenannter ultrakalter Neutronen zu etablieren. Im Gegensatz zu Hochenergieexperimenten werden die Teilchen in diesem Experiment nicht beschleunigt. Stattdessen verlangsamen die Forschenden die Teilchen so, dass sie sich einfangen lassen. Ob ihre Eigenschaften mit den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik übereinstimmen, lässt sich auf diese Weise mit hoher Präzision feststellen. Die Präzision wird durch die Erzeugung und Untersuchung einer sehr großen Anzahl von Neutronen erreicht. "Durch NEMESIS unterstützte Reisen ermöglichen es meinen Doktorandinnen und Doktoranden sowie Postdocs, experimentelle Techniken direkt am Paul Scherrer Institut zu erlernen und einzusetzen", betont Fertl. "Darüber hinaus wird die internationale Vernetzung der Mitglieder meiner Arbeitsgruppe durch gezielte NEMESIS-Veranstaltungen gestärkt."
Mu3e: Auf der Suche nach einem "verbotenen" Zerfall
Das Mu3e-Experiment zielt auf die Entdeckung eines gemäß Standardmodell der Teilchenphysik "verbotenen" Prozesses ab: den Zerfall eines Myons in drei Elektronen beziehungsweise Positronen. Eine eindeutige Beobachtung dieses Zerfalls wäre ein direkter Hinweis auf "neue Physik", jenseits des Standardmodells. Die Gruppe um Prof. Dr. Niklaus Berger vom Institut für Kernphysik der JGU ist maßgeblich an der Entwicklung der dafür notwendigen extrem schnellen Detektoren beteiligt. "Die Förderung erlaubt es den Forschenden aus Mainz, direkt am Paul Scherrer Institut zur Inbetriebnahme und Datenaufnahme des Mu3e-Experiments beizutragen und damit die Ergebnisse von vielen Jahren Vorbereitung hautnah mitzuerleben", so Berger.