RUBENS Nr. 179 - 1. Juni 2014
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Was macht eigentlich …

… ein Hadronenphysiker?

Topologie, Didaktik der Geschichte, Experimentelle Hadronenphysik – was genau wird an diesen Lehrstühlen eigentlich erforscht? Malte Albrecht hat Physik an der RUB studiert und promoviert seit eineinhalb Jahren in der Experimentellen Hadronenphysik. Schon in seiner Bachelor- und Masterarbeit war er am Aufbau eines Teilchendetektors für die „Facility for Antiproton and Ion Research“ (FAIR) in der Nähe von Darmstadt beteiligt. In dieses Großprojekt ist er auch heute noch involviert. Wie der Arbeitsalltag am Lehrstuhl für Kern- und Teilchenphysik aussieht, hat er Julia Weiler erzählt.

Was erforscht ein experimentell arbeitender Hadronenphysiker?
Unser großes Ziel ist es, die innere Struktur der Materie und die Wechselwirkung von subatomaren Teilchen untereinander zu verstehen. Wir schauen uns Teilchen an, die aus Quarks zusammengesetzt sind, wie zum Beispiel Protonen. Eine völlig ungeklärte Frage ist etwa: Warum wiegen Protonen so viel, wie sie wiegen? Sie sind schwerer als die Summe der einzelnen Quarks, aus denen sie bestehen. Das muss an der Wechselwirkung im Inneren der Protonen liegen. Wie funktioniert diese Wechselwirkung? Was haben Teilchen, die aus Quarks aufgebaut sind, für Eigenschaften? Das wollen wir wissen.
An Beschleunigern werden Kollisionen subatomarer Teilchen erzeugt. Wir bauen Teilchendetektoren, mit denen die Reaktionsprodukte dieser Kollisionen gemessen werden. Dabei entsteht eine riesige Datenmenge, die analysiert werden muss. Man möchte zum Beispiel wissen, welche Energie die entstandenen Teilchen haben, oder auf welchen Bahnen sie geflogen sind. An unserem Institut sind wir zweigleisig aufgestellt. Einerseits analysieren wir Daten von bereits laufenden Experimenten, andererseits sind wir am Aufbau eines neuen Teilchendetektors beteiligt. Das sind sehr komplexe Maschinen, und ein einziges Institut kann das nicht bewerkstelligen. Hunderte Leute aus dutzenden Ländern arbeiten zusammen. Deswegen dauert die Planungsphase eines Detektors auch sehr lange, etwa 15 Jahre.

Wie sieht dein Arbeitsalltag aus?
Das ist sehr unterschiedlich, je nachdem ob ich gerade Daten analysiere oder am Hardwareaufbau beteiligt bin. Für die Datenanalyse nutzt man große Computercluster; das hat also viel mit Programmieren zu tun. Oder man liest Paper und versucht, sie zu verstehen. Bei der Hardwareentwicklung sitzt man im Labor und baut Komponenten zusammen, die später im Detektor benutzt werden sollen. Oft muss dabei für die Auslese oder Ansteuerung der Elektronik wieder programmiert werden, aber vieles ist auch handwerkliche Arbeit.


Neue Teilchen entdecken


Was ist für dich das Faszinierendste an deiner Forschung?

Das Superspannende ist, dass man mit hunderten von Leuten in großen Kollaborationen arbeitet. Es gibt Veröffentlichungen und man stellt fest, dass man mit so einem Experiment tatsächlich etwas Neues herausgefunden hat. Mit dieser komplexen Maschine entdecken wir neue Teilchen oder gewinnen Erkenntnisse über ihre Eigenschaften und Wechselwirkungen. Meistens arbeiten wir mit Vorhersagen von Theoretikern, die wir experimentell überprüfen. Oder aber wir entdecken etwas und fragen die Theoretiker „Was ist das?“. Es ist sehr spannend, zu sehen, wie sich ein sehr komplexes Modell langsam vervollständigt.

Welche möglichen Berufsfelder gibt es für experimentell arbeitende Hadronenphysiker?
Gerade weil die Kollaborationen in unserem Feld so groß sind, gibt es die Möglichkeit, an ein anderes Institut zu gehen, teilweise auch in ein anderes Land, aber beim selben Experiment zu bleiben. Man kann aber nicht nur in der Forschung arbeiten, sondern auch in der Wirtschaft oder Industrie. Eine Möglichkeit ist die Medizinphysik. Ansonsten alles, wo komplexe Probleme zu lösen sind und Leute gesucht werden, die ein Problem überblicken und eine Lösungsstrategie entwickeln können. Das hat dann aber nicht mehr viel mit Hadronenphysik zu tun.

Was ist dein Traum für die Zukunft?
Ich bin zurzeit sowohl an der Analyse als auch am Hardwareaufbau beteiligt. Ich finde es echt faszinierend, dass man so eine komplexe Maschine aufbauen kann und dann irgendwann die Ergebnisse sieht. Das möchte ich weiter machen. Also in der Forschung bleiben.

jwe, Foto: Nelle | Themenübersicht