Die Forschungsgebiete

EMP Hadronenstruktur mit eletromagnetischen Prozessen

Die Vermessung der Verteilung der Ladung, der Magnetisierung, der Quarksorten und des longitudinalen und transversalen Impulses und Drehimpulses wird als Tomographie des Protons zusammengefasst. Diese Strukturinformation ist seit langem ein sehr fruchtbares Testgebiet unseres Verständnisses der QCD, darüber hinaus aber auch zum Beispiel dringend erforderlich zur Interpretation der Messungen am LHC. EMP (ElectroMagnetic Processes) arbeitet an zentralen Fragestellungen des PANDA-Experimentes und erforscht insbesondere die Möglichkeiten, den PANDA-Detektor zu Protonstrukturuntersuchungen im Rahmen des Antiprotonprogramms zu benutzen. In Zusammenarbeit mit der Sektion SPECF wird die Machbarkeit einer möglichen FAIR-Ausbaustufe, dem Elektron-Nukleon-Collider, geprüft. Die Sektion beteiligt sich intensiv an komplexen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, dem Design des PANDA-Detektors sowie dessen Aufbau.

SPECF Hadronenspektroskopie und Flavor

Die Sektion SPECF (SPECtroscopy and Flavor) arbeitet an zentralen Fragestellungen des PANDA-Experimentes, insbesondere an der Spektroskopie von sog. Charm-Mesonen. Die präzise Spektroskopie solcher Teilchen erlauben Rückschlüsse auf die zugrundeliegende Natur der Bindung und somit wichtige Erkenntnisse hinsichtlich der Natur der starken Wechselwirkung. Das PANDA-Experiment bietet aufgrund der einzigartigen Strahlbedingungen des Beschleunigers sowie der besonderen Qualität des im Bau befindlichen Detektors einzigartige Möglichkeiten zu einem tieferen Erkenntnisgewinn. Die Sektion beteiligt sich intensiv an komplexen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, dem Design des PANDA-Detektors sowie dessen Aufbau.

MAM Symmetrie von Materie und Antimaterie

Experimente der Atomphysik untersuchen fundamentale Fragestellungen der modernen Physik und haben durch ihre Empfindlichkeit hohes Entdeckungspotential. In der Sektion MAM (Matter AntiMatter Symmetry) sollen grundlegende Symmetrien und Wechselwirkungen mit höchster Präzision untersucht werden. Ein wichtiges Gebiet ist dabei der hochpräzise Vergleich von Antimaterie mit gewöhnlicher Materie, beispielsweise über das magnetische Moment des (Anti-)Protons bzw. den Vergleich des Wasserstoffspektrums mit dem des Antiwasserstoffs. Ein faszinierendes Ziel darüber hinaus ist ein erster Test des Einsteinschen Äquivalenz-Prinzips mit Antimaterie, beispielsweise mit einem Antiwasserstoff-Atominterferometer. 

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SHE Superschwere Elemente

SHE (SuperHeavy Elements) befasst sich mit der Synthese und den Eigenschaften superschwerer Elemente. Dabei werden sowohl die kernphysikalischen als auch die chemischen Aspekte wissenschaftlich untersucht. Physikalische Studien, die sich neben der Produktion auch mit dem nuklearen Zerfall der Kernstruktur und atomphysikalischen Eigenschaften dieser Vielteilchensysteme befassen, erlauben einen einzigartigen Zugang zum Verständnis von Kernmaterie im Extrembereich hoher Protonen- bzw. Neutronenzahl. Chemische Experimente untersuchen den Einfluss relativistischer Effekte auf die chemischen Eigenschaften im Bereich der schwersten Elemente. Zudem bieten kernchemische Trennmethoden den effizientesten Zugang zu neutronenreichen Isotopen der schwersten Elemente und eröffnen so einzigartige Möglichkeiten zum Studium ihrer Synthese und nuklearen Eigenschaften.

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ACID Beschleunigerphysik und Detektorintegration

Die Arbeitsgruppe ACID (ACcelerator Design and Integrated Detectors) verfolgt Beschleunigerforschung hauptsächlich auf Gebieten, die mit zukünftigen Projekten von GSI/FAIR verknüpft sind. Dazu gehören der Hoch-Energie-Speicher-Ring (HESR) an FAIR, der SHE-Linac des GSI und nicht zuletzt das ambitionierte ENC@FAIR Projekt.

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THFL Theoriegruppe

Zu den Forschungsarbeiten der Theoriegruppe (THeory FLoor) gehören theoretische Untersuchungen zur Struktur und Spektroskopie der Hadronen sowie zur Flavor-Physik, insbesondere im Charm-Sektor. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Durchführung der theoretischen Vorarbeiten für die Entwicklung eines Elektron-Nukleon-Colliders. Neben analytischen Methoden wie QCD-Faktorisierung und der Entwicklung und Anwendung effektiver Theorien müssen numerische Verfahren wie Simulationen der Quanteneichtheorie der Starken Wechselwirkung (QCD) auf einem Raum-Zeit-Gitter angewandt werden, um die Effekte der starken Wechselwirkung quantitativ untersuchen zu können. Simulationen mit den physikalischen Werten der QCD-Parameter benötigen einen hohen Rechenaufwand.

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