Studenten auf der Suche nach der Dunklen Materie

Ob Bäume, Felsen, Luft oder Menschen – all diese Materie besteht aus vielen kleinsten Teilchen, die die Physik mit dem Standardmodell der Teilchenphysik erklärt. Was aber ist mit sogenannter dunkler Materie und anderen ungelösten Fragen? Dazu muss das gültige Standardmodell erweitert werden – Experten sprechen von „Neuer Physik“.

Mit dieser Neuen Physik beschäftigt sich in den kommenden fünf Jahren eine neue Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe an der Fakultät Physik der Technischen Universität Dortmund. Leiter des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit rund 1,2 Millionen Euro geförderten Projekts ist Dr. Johannes Albrecht vom Lehrstuhl Experimentelle Physik V.

Am CERN, dem weltweit größten Zentrum für Teilchenphysik, versuchen Wissenschaftler aus der ganzen Welt, neue Teilchen zu finden, um bisher offene Fragen der Physik lösen zu können.

Auch die Forschungsarbeiten unter dem Titel „Messungen seltener Beauty-Zerfälle als Test für Neue Physik“ von Dr. Johannes Albrecht sind hier eingebunden: Am weltgrößten Teilchenbeschleuniger, dem Large Hadron Collider (LHC), führen er und sein Team im LHCb-Experiment Präzisionsmessungen an Beauty-Hadronen durch – das sind Teilchen, die das zweitschwerste der „Quarks“ genannten Elementarteilchen enthalten, das Beauty-Quark. Mit diesen Messungen werden die kleinsten Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie durchleuchtet und nach bisher unbekannten physikalischen Prozessen gesucht.

In der von der DFG geförderten Nachwuchsgruppe geht es insbesondere um die präzise Vermessung von sehr seltenen physikalischen Prozessen: den Zerfällen von Beauty-Hadronen in leptonische Endzustände. Diese Zerfälle sind besonders sensitiv auf die Beiträge bisher unbekannter Teilchen.
Der Zerfall der Teilchen wird dabei nicht direkt, sondern über die Energie und die neuen Teilchen gemessen, die bei diesem Zerfall entstehen.

Durch sogenannte Quantenkorrekturen haben Physikerinnen und Physiker in der Theorie die Existenz neuer Teilchen vorhergesagt, die bisher aber noch nicht experimentell nachgewiesen wurden.

Mit den Messungen von Johannes Albrecht und seinem Team kann der Energiebereich, in dem nach diesem Teilchen gesucht wird, erheblich erweitert werden.