BMBF Projekte
Hier finden Sie eine Auswahl der größten derzeitig laufenden Verbundprojekte, an denen die Fachgruppe Physik/Astronomie beteiligt ist und die durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert werden.
BMBF-Verbundprojekte
Koordinator
Prof. Dr. Bernhard Ketzer
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn
Zusammenfassung
AMBER (NA66) ist ein kürzlich genehmigtes Fixed-Target-Experiment am M2-Strahl des CERN SPS, das weltweit einzigartige Messungen im Bereich der Hadronenstruktur und -spektroskopie durchführen wird. Als Nachfolger des erfolgreichen COMPASS-Experiments benutzt es dafür einen Großteil des existierenden Magnetspektrometers, verbessert durch Upgrades und ergänzt durch neue Detektorkomponenten, um den Anforderungen des neuen Physikprogramms gerecht zu werden. Das Physikprogramm von AMBER geht dabei wesentlich über das bisherige COMPASS-Programm hinaus und ist in zwei Phasen aufgeteilt. Phase 1 wurde im Dezember 2020 von den CERN-Gremien genehmigt und umfasst drei physikalische Fragestellungen: (i) die Messung des Produktionswirkungsquerschnitts von Antiprotonen an Helium über einen weiten Energiebereich; (ii) die präzise Messung des Proton-Formfaktors bei kleinen Impulsüberträgen mit einem hochenergetischen Myonenstrahl; (iii) die Bestimmung der Pion- und Kaon-PDFs durch Drell-
Yan- und Charmonium-Produktionsmessungen mit negativen und positiven Mesonenstrahlen. Die Messungen zu Phase 1 beginnen im Jahr 2023 und erstrecken sich über einen Zeitraum von ca. 5 Jahren. Phase 2 wird sich auf Messungen mit einem intensiven Kaonstrahl fokussieren. Dazu gehören Messungen zur Spektroskopie von seltsamen Mesonen, Messungen zur Quark- und Gluonstruktur von Kaonen über Kaon-induzierte Produktion von prompten Photonen, die Bestimmung von Niederenergie-Parametern des Kaons in ultra-weichen Kollisionen mit Kernen, sowie die Messung von Meson-Ladungsradien in inverser Kinematik. Die Beiträge der deutschen Gruppen zu AMBER erstrecken sich schwerpunktmäßig über die bereits im Rahmen von COMPASS nachgewiesenen Kompetenzen:
- Spurrekonstruktion mit szintillierenden Fasern und mikrostrukturierten Gasdetektoren,
- Umstellung auf eine triggerlose, ereignisgetriebene Datenerfassung,
- die Entwicklung von High-Level-Triggering Algorithmen.
Laufzeit
01.07.2024 - 30.06.2027
Koordinator
Prof. Dr. Jochen Dingfelder
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn
Zusammenfassung
Für das Upgrade des ATLAS-Detektors für die Hochluminositätsphase des Large Hadron Collider (HL-LHC) am CERN wird der Spurdetektor des Experiments völlig neu konzipiert. Die Gruppe der Antragsteller am Physikalischen Institut in Bonn entwickelt hierfür den Pixeldetektor, der die innerste Komponente des Spurdetektors darstellt. Nach Abschluss der Entwicklungsphase für das Pixeldetektor-Upgrade werden in der kommenden Förderperiode die Produktion eines großen Teils der Module für die äußeren Lagen des Detektors und der Zusammenbau der bestückten
Trägerstrukturen am FTD in Bonn durchgeführt. Am CERN findet anschließend die Integration und Installation des Pixeldetektors statt, an der
sich Bonn auch maßgeblich beteiligen wird. Als weiteres Projekt übernimmt Bonn das Upgrade des Trigger-Systems für das ATLAS-Myonsystem. Dieses wird benötigt, um am HL-LHC eine zuverlässige Rekonstruktion von Myonen zu gewährleisten und so das Physikpotential des HL-LHC insbesondere im Hinblick auf die Suche nach seltenen Prozessen bzw. neuer Physik optimal nutzen zu können. Die Bonner Gruppe konzentriert sich
hierbei auf die Entwicklung von Trigger-Algorithmen, Test des Trigger-Gesamtsystems sowie einer Erneuerung der Frontend-Elektronik und der Stromversorgung des Myonsystems.
Laufzeit
01.07.2024 - 30.06.2027
Koordinator
Prof. Dr. Klaus Desch
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn
Zusammenfassung
Im Vorhaben wird die Physik an der TeV- Skala erforscht. Die fünf am Antrag beteiligten Arbeitsgruppen sind Teil des Forschungsschwerpunkts ATLAS und tragen zum Betrieb, der Weiterentwicklung und der physikalischen Ernte des ATLAS-Experiments am Large Hadron Collider LHC am europäischen
Forschungszentrum für Teilchenphysik CERN bei. Das Vorhaben mit der Laufzeit 2024-2027 ist geprägt von der laufenden Datennahmeperiode "Run 3" am LHC sowie dem Beginn einer Installationsphase, dem "Long Shutdown 3" ab 2026. Die Ziele des Vorhabens sind: 1. Der sichere und effiziente Betrieb dreier Subdetektoren: des ATLAS Pixeldekektors, des Transition Radiation Trackers TRT sowie des Myon-Spektrometers. 2. Die kontinuierliche Wartung und Weiterentwicklung zentraler Softwarewerkzeuge für die Rekonstruktion der Detektorsignale und 3. Beiträge zur Auswertung der genommenen Daten im Hinblick auf wichtige und innovative Fragestellungen der Elementarteilchenphysik bei höchsten Energien.
Koordinator
Prof. Dr. Florian Bernlochner
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn
Zusammenfassung
Das übergeordnete Ziel des Projekts besteht darin, den Belle II PIxeldetektor (PXD2) in der kommenden Förderperiode in Betrieb zu nehmen, die Entwicklung eines neuen Vertexdetektors für die Datennahme mit hoher Luminosität von Belle II, Arbeiten im Zusammenhang mit der Kalibrierung der Belle II-Daten sowie die Analyse der großen Datensätze von B-Mesonen bei Belle II, um unser Verständnis der Physik bei den höchsten Skalen voranzutreiben.
Laufzeit
01.07.2024 - 30.06.2027
Koordinator
Prof. Dr. Simon Stellmer
Physikalisches Institut
Nussallee 10
53115 Bonn
Zusammenfassung
Als Quellen der atomaren Quantensysteme kommen jedoch häufig Öfen zum Einsatz, die bei hohen Temperaturen und Drücken betrieben werden und sich in unmittelbarer Nähe der abzuschirmenden Quantensysteme befindenDies führt unvermeidbar zu Aufheizung, Dekohärenz aufgrund der höheren Hintergrundgasdrücke und zur Kontaminierung der Oberflächen in der Nähe der Quelle.
Das QuantumGuide-Projekt zielt darauf ab, durch die Entwicklung eines Hohlfaser-basierten Transportsystems für kalte Atome, dieses Problem zu lösen. Ziel ist es, eine möglichst flexible und weitgehende Trennung der atomaren Quelle von dem Anwendungsgebiet zu erreichen. Die Atome werden hierzu in einer Quellenapparatur freigesetzt, mittels Laserstrahlung gekühlt und gefangen und sodann in eine photonische Hohlfaser (hollow-core photonic crystal fiber, HCPCF) mittels Laserstrahlung geladen. Durch diese Faser werden die Atome dann zu ihrem Anwendungs-bereich transportiert - analog zur Übertragung von Lichtfeldern durch Lichtleitfasern.
Laufzeit
01.07.2022 - 30.06.2025