Forschende des Mainzer Exzellenzclusters PRISMA+ sind an internationalem Großprojekt zur Suche nach "neuer Physik" beteiligt
15.04.2025
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat ihre Förderung des Mu3e-Experiments um weitere vier Jahre verlängert. Das Projekt, an dem Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), der Universität Heidelberg und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) beteiligt sind, wird damit ab dem 1. Mai 2025 mit 5,6 Millionen Euro gefördert. Die Verlängerung der DFG-Forschungsgruppe 5199 ermöglicht den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die Suche nach der Verletzung der Lepton-Familienzahl fortzusetzen.
Das Mu3e-Experiment, das am Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen in der Schweiz durchgeführt wird, ist ein internationales Vorhaben, an dem auch Forschende aus der Schweiz und Großbritannien beteiligt sind. Ziel des Projekts ist es, einen sogenannten Lepton-Flavor-verletzenden Zerfall eines positiven Muons zu beobachten, bei dem das Muon in zwei Positronen und ein Elektron zerfällt. Da dieser Zerfall im Standardmodell der Teilchenphysik nicht vorgesehen ist, wäre die Beobachtung dieses Prozesses ein deutliches Indiz für neue Physik.
Nach Ablauf der ersten Förderperiode befindet sich das Experiment derzeit in der Aufbau- und Inbetriebnahmephase. Dabei kommen neuartige, extrem dünne Pixelsensoren, sogenannte HV-MAPS, sowie Fasern und Kacheln mit Szintillationseigenschaften zur Strahlungsdetektion zum Einsatz, die es ermöglichen, sehr hohe Zerfallsraten genau nachzuweisen. In der ersten Phase des Experiments wird ein Muonstrahl mit einer Intensität von bis zu 100 Millionen Muonen pro Sekunde verwendet. Ab 2027 wird das Experiment durch eine neue High-Intensity Muon Beamline weiter optimiert, um die Teilchenrate auf außergewöhnliche 10 Billiarden Zerfälle zu erhöhen.
Die DFG-Forschungsgruppe "Suche nach Verletzung der Lepton-Familienzahl mit dem Mu3e-Experiment" (FOR 5199), bestehend aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Mainz, Heidelberg und Karlsruhe, wurde bereits in den vergangenen vier Jahren von der DFG gefördert. Nach einer erfolgreichen Evaluation wurde diese Förderung nun um weitere vier Jahre verlängert. Die fortgesetzte Unterstützung ermöglicht nicht nur die Fertigstellung der ersten Phase des Experiments, sondern auch die Inbetriebnahme, die erste Datenaufnahme und -analyse sowie die Vorbereitungen für die nächste Projektphase.
Das Team um Prof. Dr. Niklaus Berger vom Excellenzcluster PRISMA+ der JGU hat das Datenaufnahmesystem sowie die Stromversorgung entwickelt und ist nun mit der Vorbereitung des Betriebs des Experiments und der Analyse der ersten Daten beschäftigt. Zudem arbeitet das Team an Konzepten zur Verarbeitung von zukünftig bis zu 20-mal höheren Datenraten, um die Anforderungen der nächsten Experimentphasen zu erfüllen.