Am 14. April 2025 wurde der Breakthrough Prize in Fundamental Physics 2023 an die vier großen Kollaborationen am CERN verliehen. Diese prestigeträchtige Auszeichnung, die mit insgesamt 3 Millionen US-Dollar dotiert ist, geht an die Projekte ALICE, ATLAS, CMS und LHCb. Der Preis wird für bedeutende Fortschritte in der Grundlagenforschung in Physik, Mathematik und Biowissenschaften verliehen, und die Integrität des Preises ist ein Indikator für die erhebliche Bedeutung der Teilchenphysik in der modernen Wissenschaft.
Die Beteiligung von Wissenschaftlern der Goethe-Universität an dem ALICE-Projekt ist besonders bemerkenswert. Wissenschaftler wie Prof. Harald Appelshäuser, Prof. Volker Lindenstruth und Prof. Ivan Kisel übernehmen entscheidende Rollen in der Forschung, die sich mit dem Quark-Gluon-Plasma beschäftigt – einem extrem heißen und dichten Zustand der Materie, der in den ersten Mikrosekunden nach dem Urknall existierte. Auch im Team von Prof. Appelshäuser gab es bedeutende Fortschritte, da sie die zentrale Spurendriftkammer des ALICE-Detektors erneuert haben.
Forschung und Erfolge der ALICE-Kollaboration
ALICE untersucht die Bedingungen, die im frühen Universum herrschten, indem sie Kollisionen schwerer Ionen simuliert. Prof. Lindenstruth und sein Team haben für die Echtzeitverarbeitung der Daten das Event Processing Node (EPN)-Cluster entwickelt. Zuvor hatte Prof. Kisel Algorithmen für die Echtzeit-Spurrekonstruktion entwickelt, die für die Analyse dieser komplexen Daten notwendig sind. Die Übermittlung wichtiger Daten wird an die CERN & Society Foundation gespendet, um Doktoranden zu unterstützen.
Die vier Kollaborationen wurden für ihre umfassenden Studien ausgezeichnet, die verschiedene Aspekte des Standardmodells der Teilchenphysik testen. Unter den beeindruckenden Leistungen sind die präzisen Messungen der Eigenschaften des Higgs-Bosons und die Entdeckung von über 72 neuen Hadronen. Diese Funde stellen eine bemerkenswerte Erweiterung der Grenzen der modernen Physik dar.
Der Einfluss des Quark-Gluon-Plasma
Die ALICE-Kollaboration spielt eine Schlüsselrolle in der Erforschung des Quark-Gluon-Plasmas. Die physikalischen Bedingungen, die in diesem Zustand der Materie herrschen, beeinflussen unter anderem die gebundenen Zustände von Charm-Quarks und ihren Antimaterie-Gegenstücken. ALICE hat kürzlich die ersten Messungen der ψ(2S)-Produktion veröffentlicht, die zeigen, dass dieser Zustand etwa doppelt so stark unterdrückt wird wie der J/ψ-Zustand. Dies ist ein wichtiges Ergebnis, das zuerst während der Kollisionen von Bleikernen in den Jahren 2015 und 2018 beobachtet wurde.
Ein Mechanismus namens Rekombination könnte zur Bildung neuer Charmonia beitragen und die Unterdrückung teilweise ausgleichen. Die Ergebnisse der Messungen weisen darauf hin, dass ein besseres Verständnis der Modifikationen bei versteckten Charm-Teilchen und der starken Wechselwirkung zukünftig erreicht werden kann, insbesondere durch die anstehenden Studien im LHC Run 3.
Die Breakthrough-Preisverleihung fand am 5. April in Los Angeles statt und wurde von prominenten Persönlichkeiten wie Sergey Brin, Priscilla Chan, Mark Zuckerberg, Julia und Yuri Milner sowie Anne Wojcicki initiiert. Es ist ein bedeutendes Ereignis, das den hervorragenden Beitrag der Wissenschaftler am CERN zur Erweiterung unseres Wissens über das Universum würdigt, und es zielt darauf ab, den jungen Forschern von morgen eine solide Grundlage zu bieten.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die exzellenten Leistungen der CERN-Kollaborationen, insbesondere von ALICE, nicht nur die Grundsteine unserer gegenwärtigen physikalischen Theorien verstärken, sondern auch die Forschung in unentdeckte Bereiche der Teilchenphysik erweitern.
