TRR 16:  Elektromagnetische Anregung subnuklearer Systeme

Fachliche Zuordnung Physik
Förderung Förderung von 2004 bis 2016
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5486044
 

Projektbeschreibung

Das Forschungsprogramm beschäftigt sich mit der Natur und inneren Struktur von Teilchen, die man zur Kennzeichnung ihrer starken gegenseitigen Wechselwirkung Hadronen nennt. Die bekanntesten unter ihnen, die Protonen und Neutronen, bilden die Atomkerne und repräsentieren die sichtbare Materie des Universums.
Insbesondere geht es darum, die Existenz und Eigenschaften von Hadronen auf die Grundkräfte zwischen den Quarks zurückzuführen, die man heute für die elementaren Materieteilchen hält. Zwar glaubt man die grundlegende Theorie zur Beschreibung der Kräfte zwischen den Quarks in Form der QuantenChromoDynamik (QCD) zu kennen, wegen der ungeheuren Stärke der Kräfte sind ihre Lösungen für Hadronen auch mit den schnellsten heute verfügbaren Computer aber praktisch nicht zu gewinnen. Wie bei der erfolgreichen Aufdeckung des Atomaufbaus erwartet man auch für Hadronen wichtige Erkenntnisse aus dem Studium des Anregungsspektrums durch die Vermessung von Zahl, Energie und sonstiger Eigenschaften angeregter Zustände, so genannter Resonanzen. Für diese Aufgabe sind hochenergetische Elektronen und damit erzeugbare Lichtteilchen (Photonen) besonders geeignet. Erst in jüngerer Zeit wurden die Bedingungen für aussagekräftige Experimente geschaffen: Die Elektronen müssen mit Beschleunigern auf die notwendigen hohen Energien gebracht werden, kontinuierlich und mit ausgerichtetem Drehsinn (Spin) geliefert und auf ein ebenso spinpolarisiertes Ensemble von Protonen gerichtet werden. Schließlich müssen die bei der Abregung der Resonanzen ausgesandten Teilchen von einem leistungsfähigen Detektor registriert und identifiziert, zeitlich zu einzelnen Reaktionen zugeordnet und nach ihrer Herkunft aus bestimmten Resonanzen sortiert werden können.
Diese vielseitigen Voraussetzungen sind am Bonner Elektronbeschleuniger ELSA mit seinem polarisierten Elektronstrahl und der Entwicklung polarisierter Proton- und Neutron-Targets als einem der ganz wenigen Labors weltweit erfüllt. Die ersten Experimente konzentrieren sich auf die Suche nach theoretisch vermuteten, bislang aber nicht gefundenen Resonanzen und die Untersuchung hoher Anregungen, die durch ihre Zerfallskaskaden mit dem Photonspektrometer Crystal Barrel identifiziert werden. Die Resultate sollen mit neuen effektiven Theorien und theoretischen Modellen interpretiert und verglichen werden und so entscheidende Aufschlüsse über die Struktur der Hadronen als gebundene Systeme stark wechselwirkender Quarks liefern.
DFG-Verfahren Transregios

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Mitantragstellende Institution Justus-Liebig-Universität Gießen; Ruhr-Universität Bochum
Sprecherin Professorin Dr. Ulrike Thoma