Neutrinos im Fokus: Neuer Detektor revolutioniert hochenergetische Forschung

Neuartiger Detektor für die Suche nach Neutrinos — Universität Bonn

Neutrinos sind fundamentale Teilchen, die im gesamten Universum verbreitet sind. Ihre extrem geringen Massen und die elektrische Neutralität machen es äußerst schwierig, sie nachzuweisen. Laut Prof. Dr. Matthias Schott vom Physikalischen Institut der Universität Bonn durchdringen Neutrinos selbst Materie, ohne nahezu jede Wechselwirkung zu zeigen. Diese Eigenschaften verleihen den Neutrinos den Status als „Geisterteilchen“, was ihre Erforschung zu einer großen Herausforderung macht.

Neuer Detektor für höhere Datenraten

Im Jahr 2023 markierte das FASER-Experiment am CERN einen Meilenstein, indem die Forscher erfolgreich Neutrinos nachweisen konnten, die bei Proton-Proton-Kollisionen entstehen. Dies eröffnete neue Möglichkeiten in der hochenergetischen Neutrino-Forschung. Mit dem geplanten Umbau des Large Hadron Collider (LHC) zu einem High-Luminosity LHC wird eine um den Faktor drei bis vier gesteigerte Kollisionsrate erwartet, was die Menge an verfügbaren Daten voraussichtlich um das Zwanzigfache erhöhen wird. Diese Entwicklung stellt jedoch auch neue Anforderungen an die Detektor-Technologie.

Das bestehende Detektorkonzept des FASER-Experiments wird während der Hochluminositätsphase nicht mehr ausreichen. Um den gestiegenen Datenraten gerecht zu werden, plant Schotts Team im Rahmen des Koselleck-Projekts die Entwicklung eines neuen, aktiven Neutrino-Detektors. Dieser wird speziell für den Einsatz unter den Bedingungen des High-Luminosity LHC konzipiert.

Technologische Innovationen

Ein zentraler Bestandteil des neuen Detektors sind GridPix-Detektoren, mit denen die Forscher bereits umfassende Erfahrungen sammeln konnten. Diese Technologie ermöglicht eine präzise Vermessung der Wechselwirkungen von Neutrinos. Das Ziel ist es, tiefere Einblicke in die Wechselwirkungen von Elektron- und Myon-Neutrinos in bisher unerforschten Energiebereichen zu gewinnen. Zudem könnte der neue Detektor möglicherweise erstmals experimentelle Hinweise auf Anti-Tau-Neutrinos liefern, die bis jetzt noch nicht direkt nachgewiesen werden konnten.

Über Matthias Schott

Matthias Schott bringt eine breite akademische und Forschungserfahrung mit, die er an verschiedenen renommierten Institutionen in Deutschland und Großbritannien erworben hat. Nach seiner Promotion und einer Zeit als PostDoc war er am ATLAS-Experiment am CERN tätig, bevor er an die Universität Mainz wechselte. Seit 2024 ist er Professor für Experimentelle Teilchenphysik an der Universität Bonn und engagiert sich aktiv in den transdisziplinären Forschungsbereichen „Modelling“ und „Matter“.