GSI/FAIR-Geschäftsführer besuchen den WASA-Detektoraufbau am Fragmentseparator FRS
16.05.2022 |
„Es ist sehr eindrucksvoll zu sehen, wie eine so große Kollaboration von internationalen Wissenschaftler*innen zusammenarbeitet, und ich bin beeindruckt von den umfangreichen wissenschaftlichen Leistungen“, sagt Professor Paolo Giubellino, der Wissenschaftliche Geschäftsführer von GSI und FAIR. Gemeinsam mit seinen Kollegen Jörg Blaurock und Dr. Ulrich Breuer, dem Technischen Geschäftsführer und dem Administrativen Geschäftsführer von GSI und FAIR, besuchte er wenige Tage nach der erfolgreichen Inbetriebnahme des WASA-Experiments in Februar und März 2022 den Detektor, der derzeit am GSI-Fragmentseparator FRS installiert ist. Alle drei Geschäftsführer wollten sich aus erster Hand über dieses Meilenstein-Experiment informieren und sich einen direkten Eindruck von den laufenden Arbeiten und ersten Ergebnissen verschaffen.
Bis heute wurden weltweit bereits mehrere Experimente zur Suche und Untersuchung von ganz besonderen exotischen Atomen, insbesondere von sogenannten mesischen Atomen und Hyperkernen, erfolgreich durchgeführt. Die jetzigen Experimente bauen auf einer langjährigen und intensiven Zusammenarbeit zwischen GSI und RIKEN auf, Japans größter umfassender Forschungseinrichtung, die für qualitativ hochwertige Forschung in einem breiten Spektrum moderner wissenschaftlicher Disziplinen bekannt ist.
Normale Atomkerne bestehen aus Protonen und Neutronen, die ihrerseits aus insgesamt drei Up- und Down-Quarks zusammengesetzt sind. Sie bilden den Kern und zusammen mit den umgebenden Elektronen ein Atom. Wird eines der Quarks im Kern durch eine andere Art, ein so genanntes Strange-Quark, ersetzt, entsteht ein Hyperkern. Hyperkerne können in energiereichen Teilchenkollisionen an Beschleunigern erzeugt werden, und ihr Zerfall kann mit Experimentaufbauten wie dem WASA-Detektor und dem FRS beobachtet werden, um ihre Eigenschaften im Detail zu untersuchen. Hyperkerne sind besonders interessant, weil die derzeitigen Theorien davon ausgehen, dass sie wichtige Eigenschaften von Neutronensternen bestimmen. In ähnlicher Weise kann ein exotisches Atom entstehen, wenn die Elektronen in der umgebenden Atomhülle der Kerne durch andere geladene Teilchen ersetzt werden, wie zum Beispiel ein Meson. Ein Meson ist ein instabiles Paar aus einem Quark und einem Antiquark. Die Untersuchung dieser exotischen Atome kann einen Hinweis darauf geben, wie die Masse der Materie im Universum entsteht. WASA@FRS ermöglicht die Erzeugung und Untersuchung solcher exotischen, sehr seltenen Systeme mit sehr hoher experimenteller Empfindlichkeit und Reinheit.
Während der FRS hauptsächlich für die Trennung und Identifizierung exotischer Kerne verwendet wird, nutzt die Super-FRS-Experimentkollaboration die Vorteile seiner hohen Impulsauflösung, die im Bereich der relativistischen Protonen- und Schwerionenstrahlen weltweit einzigartig ist und somit konkurrenzlose Teilchenphysikstudien ermöglicht. Die Kombination eines hochauflösenden Impulsspektrometers mit dem „Wide Angle Shower Apparatus“ WASA, mit dem die Spuren einer großen Anzahl von Teilchen verfolgt werden können, die in energiereichen Kernkollisionen emittiert werden, öffnet die Tür zu nie dagewesenen experimentellen Möglichkeiten an der Grenze zwischen Atom-, Kern- und Hadronenphysik.
Die laufenden Experimente dienen als Pilotstudie für noch weitergehende wissenschaftliche Ziele am Super-FRS von FAIR, der sich derzeit im Bau befindet. „Die laufenden Forschungsaktivitäten werden weitgehend von japanischen Wissenschaftlern vorangetrieben. Die Kooperation mit den japanischen Forschungseinrichtungen war sehr wertvoll für GSI und wir hoffen auf eine verstärkte Fortsetzung dieser erfolgreichen Zusammenarbeit in Zukunft“, sagt Paolo Giubellino. (CP)
