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Nachricht vom 2. März 2020

Kernmaterie-Experten treffen sich in Dresden

HZDR organisiert internationale Konferenz zum HADES-Vorhaben

Vom 2. bis 6. März 2020 findet am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) das 38. HADES-Kollaborationstreffen statt, an dem über 80 Teilnehmer aus mehr als 20 Instituten neun europäischer Länder teilnehmen. Auf der Tagung werden die Wissenschaftler den Stand  ihres Detektorsystems HADES für die geplante Nutzung am internationalen Beschleunigerzentrum FAIR erörtern sowie einen Fahrplan für zukünftige Messungen besprechen.

HADES-Anordnung ©Copyright: Jan Michael Hosan

HADES-Anordnung während der Messungen, Ansicht von hinten. Der Ionenstrahl tritt über die Rückseite ein und trifft ein Target im Inneren des Aufbaus. Die dabei entstehenden geladenen Teilchen werden dann vom Spektrometer detektiert.

Foto: Jan Michael Hosan

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Das internationale Beschleunigerzentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) entsteht gerade am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt und ist eines der größten Forschungsvorhaben weltweit. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt wollen hier Materie im Labor erzeugen, wie sie sonst nur im Universum vorkommt. Sie erwarten neue Einblicke in den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Kosmos seit dem Urknall.

Ein Puzzleteil auf dem Weg und gleichzeitig eine bedeutende Herausforderung der modernen Teilchenphysik ist die Erklärung des Ursprungs der Massen wichtiger Materiebestandteile. Sogenannte Hadronen (Protonen und Neutronen) vereinen 99 Prozent der Masse von leuchtender Materie im Universum. Das Gleiche gilt für unsere natürliche Umgebung, in der Protonen und Neutronen in großem Maße in Kernen gebunden sind. Um das Phänomen der „Masse von Hadronen“ zu verstehen, bedienen sich Wissenschaftler unterschiedlicher Methoden. Ein Weg ist das Studium der Zerfallsprodukte von besonders geeigneten Hadronen in der Umgebung von stark wechselwirkender Materie. Diese als Vektormesonen zusammengefassten Elementarteilchen entstehen beim Zusammenprall von Schwerionen. Wissenschaftler können sie aber auch im Labor herstellen, indem sie Kerne mit Elementarteilchen beschießen. Auf diesem Wege erzeugen die Kernphysiker stark wechselwirkende Materie mit bis zu dreifacher Kerndichte, bei Temperaturen, die dem 50.000fachen der Temperatur im Sonneninneren entsprechen.

HADES: Know-how für präzise Hadronenspektroskopie

Die so produzierten Vektormesonen zerfallen unter anderem in sogenannte Lepton-Paare, die sich beispielsweise aus Elektronen und Positronen zusammensetzen. Doch das ist ein relativ seltener Prozess. Daher benötigen die Forscher spezielle Detektoren. Hier kommt HADES (High Acceptance Di-Electron Spectrometer) ins Spiel. Der Detektor ist am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung installiert und auf jene Elektronen-Positronen-Paare geeicht, die die umgebende stark wechselwirkende Materie fast ungestört verlassen und damit einen direkten Zugang zur Originalmasse ihrer Ausgangshadronen ermöglichen.

HADES entstand in einer nunmehr bereits seit 25 Jahren währenden internationalen Kollaboration am Schwerionensynchrotron SIS der GSI Darmstadt. Die rege Zusammenarbeit von rund 100 Wissenschaftlern hat einen intensiven Wissenstransfer auf dem Gebiet der Teilchenphysik – von Monte-Carlo-Simulationen und Detektorbau über schnelle Front-End-Elektronik bis zur Datenanalyse – hervorgebracht, der auch dem HZDR zugutekommt und der sich bereits in fast 250 wissenschaftlichen Publikationen manifestiert.

Das HZDR ist umfangreich an HADES beteiligt: Allein 12 der 24 Driftkammerdetektoren wurden im HZDR-Detektorlabor, dem jetzigen Multifunktions-Labor, gefertigt. Sie sind das Herzstück, das die präzise Messung der Impulse geladener Reaktionsprodukte aus dem Schwerionenstoß erlaubt. Die Ergebnisse ermöglichen Untersuchungen der Zustandsgleichung heißer dichter Materie, vergleichbar mit dem Zustand in Neutronensternen. Auf diesem Wege erhalten die Forscher einen unverfälschten Blick in das Innere hochkomprimierter Kernmaterie. Auf ihrer nun stattfindenden Tagung wollen die Fachleute bisherige Resultate und künftige Messungen am Schwerionen-Synchrotron-Beschleuniger (SIS18) im Programm „FAIR Phase 0“ sowie am Ringbeschleuniger (SIS100) von FAIR diskutieren.


Weitere Informationen:

Dr. Lothar Naumann
Institut für Strahlenphysik am HZDR
Tel: +49 351 260-2088 | E-Mail: L.Naumann@hzdr.de