SFB TR16
| Transregionaler Sonderforschungsbereich 16: "Elektromagnetische Anregung subnuklearer Systeme" |
| Projektsprecher |
| Prof. Dr. Ulf-G. Meißner Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik Rheinische Friedrich Wilhelms-Universität Bonn Nussallee 14-16, 53115 Bonn Tel.: 0228/73 23 65 E-Mail: meissner@itkp.uni-bonn.de |
| Allgemeine Zusammenfassung der Aufgaben und Ziele |
| Der Weg ins Herz der Materie ist lang und verschlungen. Immer, wenn die Wissenschaftler eine Tür geöffnet haben, finden sie dahinter eine neue. So galt noch im 19. Jahrhundert die aus der Antike überkommene These, dass Atome "unteilbar" (griechisch: a-tomos) seien. Im frühen 20. Jahrhundert fanden die Forscher dann heraus, dass sie in Wahrheit aus einem elektrisch positiv geladenen Kern bestehen, der von negativ geladenen Elektronen umgeben ist. Später entdeckten sie, dass der Atomkern wiederum aus noch kleineren Teilchen besteht - aus positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen. Sie und einige andere Materiepartikel mit ähnlichen Eigenschaften heißen gemeinsam "Hadronen" (griechisch: schwere Teilchen). Und seit den 50er Jahren weiß man, dass auch diese Hadronen wieder aus kleineren Einheiten zusammengesetzt sind, "Quarks" genannt - nach einem Zitat aus dem Roman "Finnegans Wake" von James Joyce. Für den Zusammenhalt des Atoms ist die "elektromagnetische Wechselwirkung" verantwortlich: Sie ist eine von vier Grundkräften, die im Universum wirken, und mittlerweile recht gut erforscht. Was die Physiker aber noch nicht verstehen: Welche Kraft hält die Quarks zusammen, und wie schafft sie das? Um der Antwort auf diese Frage näherzukommen, wurde im Juli 2004 der DFG-Sonderforschungsbereich Transregio 16 ins Leben gerufen: Er ist ein Gemeinschaftsprojekt der Universität Bonn als Sprecherhochschule sowie der Universitäten Bochum und Gießen. Die Forscher wollen den Aufbau der Hadronen ergründen, indem sie ihre "Anregungszustände" untersuchen. Anregungsphänomene sind bei ganz verschiedenen Teilchen möglich; wie sie sich äußern, ist für die jeweilige Teilchensorte fast eine Art "Fingerabdruck", weil es viel über die innere Struktur dieser Teilchen verrät. Atome zum Beispiel können Lichtteilchen "schlucken" - ein Zeichen dafür, dass es in ihrem Inneren verschiedene Energieniveaus gibt, die sich auffüllen und wieder leeren lassen. "Anregung" ist auch bei Protonen und Neutronen möglich; allerdings müssen sie dazu "Energiepäckchen" wesentlich größeren Ausmaßes schlucken. Die Physiker messen solche Energien in der Einheit "Elektronenvolt" (eV): Das ist die Bewegungsenergie, die ein Elektron gewinnt, wenn es eine elektrische Spannung von einem Volt durchfliegt. Zur Anregung eines Atoms reicht schon eine Energie von 1 eV; für Protonen und Neutronen braucht es hingegen 300 Millionen bis zu einer Milliarde eV. Das ist so ähnlich wie bei Schwingungsphänomenen im täglichen Leben: Um die winzige Feder eines Kinderspielzeugs bewegen zu können, reicht ein Fingerdruck; für die metergroßen Federn in den Stoßdämpfern eines Lastwagens braucht es schon einen Vorschlaghammer. Für ein solches Experiment beschießen die Forscher die Hadronen mit einem "Dauerfeuer" von Elektronen - die Fachleute sprechen von einem "spinpolarisierten Elektronenstrahl". Dazu wird nicht nur ein leistungsfähiger Elektronenbeschleuniger benötigt, der die Teilchen mit großen Energien von 300 Millionen eV bis hin zu einer Milliarde eV versehen kann, sondern auch ein dazu passendes Detektorsystem. Mit ihrem Teilchenbeschleuniger ELSA in Poppelsdorf hat die Universität Bonn diese ganz spezielle Kombination zu bieten - als eines von ganz wenigen Teilchenlabors weltweit. |
| Laufzeit |
| seit 2004 |
| Homepage |
| http://sfb-tr16.physik.uni-bonn.de/index.html |
