Teilchenforschung: Sensoren für eine neue Physik

Mu3e-Experiment untersucht Zerfall von elektronenähnlichen Elementarteilchen. DFG-geförderte Forschungsgruppe maßgeblich am Aufbau beteiligt
Mu3e Detektor
Mu3e Detektor mit drei Elektronenspuren. (Grafik: Niklaus Berger, Universität Mainz)

Am Paul Scherrer Institut in Villigen, Schweiz, entsteht derzeit das Mu3e-Experiment, das den Zerfall von Myonen untersuchen wird. Myonen sind Elementarteilchen, die den Elektronen ähneln, aber eine deutlich höhere Masse haben. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat nun den Antrag einer Forschungsgruppe der Universitäten Heidelberg und Mainz sowie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) bewilligt, die maßgeblich am Aufbau von Mu3e mitwirkt. Das KIT erhält für seine Beiträge rund eine Million Euro.

Verschiedene physikalische Theorien sagen voraus, dass Myonen in seltenen Fällen in drei Elektronen zerfallen können. Dieser Zerfall ist allerdings nach dem sogenannten Standardmodell der Teilchenphysik extrem unwahrscheinlich. Dieses Modell beschreibt alle uns bekannten Elementarteilchen und die Wechselwirkungen zwischen ihnen. Die Beobachtung des Zerfalls würde also auf eine neuartige Physik hinweisen.

„Unsere Arbeitsgruppe am KIT ist für die Entwicklung und Produktion von innovativen Sensoren für die Messung der Elektronen zuständig“, erläutert Ivan Peric, stellvertretender Leiter des Instituts für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik am KIT. Die Arbeitsgruppe hat sogenannte HV-CMOS Pixelsensoren entwickelt. Diese Sensoren können einzelne Elementarteilchen oder auch Photonen messen. Anwendungsgebiete liegen neben der Hochenergiephysik unter anderem in der Medizin oder der Elektronenmikroskopie.

jh, 26.04.2021