Arbeitsgruppe Prof. Dr. Joachim Stroth

Etwa 4% der Energie des Universums wird durch Kernmaterie repräsentiert, d.h. im Wesentlichen durch Protonen und Neutronen. Dieser Anteil bildet die sichtbare Materie des Universums mit allen Sternen und Planeten und beinhaltet damit insbesondere auch die Erde und uns selbst. Protonen und Neutronen wiederum bestehen aus den elementaren Quarks und unterliegen der starken Wechselwirkung. Es sind die besonderen Eigenschaften der starken Wechselwirkung (theoretisch durch die Quantenchromodynamik beschrieben), wie der Quarkeinschluss und die spontane Bildung von Kondensaten, die ein fundamentales Verständnis der „Materiewerdung“ aus den elementaren  Bausteinen bis heute verhindert haben. Noch immer fragen wir uns: Wieso können Quarks nicht alleine existieren sondern nur in farblosen, gebundenen Zuständen. Warum bilden 3 vergleichsweise leichte Quarks (Up- und Down-Quarks) Objekte mit einer um das etwa Fünfzigfache höheren Masse (das Nukleon)? Wo sind die Grenzen nuklearer Stabilität, und wo die hadronischer Existenz?

Unser experimenteller Zugang ist die Erzeugung von extremen Materieformen im Labor mittels Schwerionenstrahlen wie sie bei GSI und zukünftig auch bei FAIR zur Verfügung stehen. Für extrem kurze Zeiten kann man durch geeignete Kernreaktionen Zustände erzeugen, wie sie ähnlich z.B. bei Sternenexplosionen oder im Inneren von Neutronensternen vorkommen. Mit geeigneten Spektrometern werden die Eigenschaften dieser Materieformen aus den Zerfallsprodukten rekonstruiert. Die Hoffnung ist, dass man gerade an der Grenze der Stabilität der Objekte ihren Inneren Aufbau besser verstehen kann.  

Großexperimente an welchen unsere Gruppe beteiligt ist:

HADES

Untersuchung der Struktur von Hadronen in dichter Kernmaterie mittels elektromagnetischer Sonden. Das Spektrometer ist betriebsbereit und nimmt seit 2002 Daten am SIS18 Beschleuniger der GSI.

CBM

Suche nach der Phasengrenze hadronischer Materie bei höchsten Materiedichten. Das CBM Spektrometer soll am zukünftigen SIS300 Beschleuniger von FAIR eingesetzt werden. Hier arbeiten wir an der Konzeption des Vertexdetektors.

R3B

Spektroskopie von exotischen Kernen mit extremem Isospin. Der experimentelle Aufbau kann Reaktionsprodukte aus Reaktionen kurzlebiger Sekundärstrahlen nachweisen. 

Zur Instrumentierung der Spektrometer werden im Technologielabor der Arbeitsgruppe Detektorkomponenten und Elektronikkomponenten entwickelt. Schwerpunkte sind der Bau eines Vertexdetektors aus höchstauflösenden Silizium-Pixeldetektoren für CBM und die Entwicklungen im Zusammenhang mit dem Ausbau der HADES-Datenaufnahme für höhere Datenmengen.

Publikationen und abgeschlossene Bachelor/Diplom/Doktorarbeiten.

geändert am 02. März 2009  E-Mail: WebmasterFroehlich@physik.uni-frankfurt.de