Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR

Hadronenphysik

Hadronenphysik

Zwischen Quarks und Gluonen wirkt bei sehr kurzen Abständen die starke Kraft und diese ist für die Zusammensetzung und Dynamik der Atomkerne verantwortlich.

Die Theorie der starken Wechselwirkung kommt im Rahmen der Identifikation neuartiger exotischer Teilchen und deren Interpretation zum Tragen. Die nötigen hochpräzisen experimentellen Daten können im PANDA-Experiment durch das Zusammenspiel von Antiprotonenstrahlen von weltweit einzigartiger Güte mit speziell entwickelten Detektorkomponenten gewonnen werden.

Unerlässlich für die Messungen im Rahmen des PANDA-Experiments, sind dabei vor allem das elektromagnetische Kalorimeter, der Mikro-Vertex-Detektor und der Cherenkov-Detektor zur Teilchenidentifikation. Eine hoch spezialisierte Datennahme für die schnelle Erfassung und Auswertung extrem hoher Datenmengen ermöglicht es, die Daten anschließend auszuwerten.

Die Planung der Experimente wird durch theoretische Simulationen mit verschiedensten Methoden begleitet. Hier sind insbesondere die Gitter-QCD, effektive Feldtheorien und funktionale Zugänge zu nennen, die alle verschiedene Stärken und Schwächen haben. Diese tragen an unterschiedlichsten Stellen maßgeblich zur Interpretation der gewonnenen Daten bei. Damit wird PANDA Erkenntnisse zu dem wichtigen Zusammenspiel zwischen der Strukturentstehung in der Quantenchromodynamik und den Wechselwirkungen der entsprechenden Hadronen leisten. Denn viele Eigenschaften in der Zusammensetzung und der Dynamik der hadronischen Materie sind noch unverstanden. 

Die Untersuchung dieser Teilchen ist nicht nur für sich betrachtet interessant, sondern derartige Teilchen nehmen auch eine beträchtliche Rolle in der Physik kompakter Sterne ein. So kommt auf dem neuen Gebiet der Gravitationswellenastronomie der nuklearen Zustandsgleichung eine noch prominentere Rolle zu.
Im Zentrum der Aufmerksamkeit stehen hier aktuell Hyperon-Hyperon- und Hyperon-Nukleon-Wechselwirkungen, welche bei FAIR unter anderem von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Forschungsakademie vermessen werden.

Den theoretischen Hintergrund für eine modellunabhängige Datenanalyse bieten die effektive Feldtheorie und die Gitter-QCD-Studien. Auch hier liefert die Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR einen entscheidenden Beitrag.

PANDA Detektor
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