31.03.2010 —

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG intensiviert ihr Engagement für die Neutronenforschung, die in Garching stark vertreten ist: Im Rahmen des Schwerpunktprogramms „Präzisionsexperimente zur Teilchen- und Astrophysik mit kalten und Ultrakalten Neutronen“ haben Wissenschaftler des Exzellenzclusters Universe an der TU München kürzlich Fördermittel in Höhe von 3,72 Millionen Euro eingeworben. Das DFG-Programm wurde im Jahr 2009 mit Sitz in München und Wien eingerichtet. Die wissenschaftlichen Experimente sollen an den Forschungsneutronenquellen in München (FRM II), in der Schweiz (PSI) und in Grenoble (ILL) durchgeführt werden.

Im Mittelpunkt des Schwerpunktprogramms stehen Versuche zum Nachweis eines elektrischen Dipolmoments (EDM) des Neutrons, ein Schlüsselexperiment zum Verständnis fundamentaler Symmetrien (CP-Symmetrie) und der Materie/Antimaterie-Asymmetrie im Universum. Daran ist neben dem TUM-Lehrstuhl E18 von Professor Stephan Paul auch die Nachwuchsgruppe von Professor Peter Fierlinger am Universe Cluster beteiligt. Diese Gruppe arbeitet derzeit an der Konstruktion eines hochpräzisen magnetisch abgeschirmten Raumes. In Zentrum dieser Anlage werden Magnetfelder im femto-Tesla Bereich stabilisiert. Damit soll das Experiment in der Lage sein, winzige Abweichungen in der Bewegung eines Neutrons im Magnetfeld zu messen, wie sie von einem möglichen elektrischen Dipolmoments verursacht werden.

Blick in die Experimentierhalle Ost am FRM II, wo das neue Experiment zum elektrischen Dipolmoment des Neutrons aufgebaut  werden soll. // © TUM/A. Eckert & A. Heddergott 

Ein Vorläuferexperiment zur Messung des Dipolmoments wird derzeit im Rahmen einer internationalen Kollaboration am PSI (Schweiz) verwirklicht. Der geplante neue Aufbau ist für Garching vorgesehen:  An der Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRMII) entsteht derzeit eine neue, leistungsstarke Quelle für ultrakalte Neutronen, die ab dem Jahr 2011 etwa 10.000 dieser Teilchen pro Kubikzentimeter liefern soll und damit als stärkste Quelle weltweit auch die geplante Anlage am PSI übertreffen würde. Zum Vergleich: Aktuelle Anlagen produzieren etwa 50 Neutronen pro Kubikzentimeter.

Der zweite Fokus des Schwerpunktprogramms liegt auf der genauen Untersuchung des Neutronenzerfalls. Diese Experimente sollen neue Einsichten in die Struktur der schwachen Wechselwirkung und ihre Auswirkungen in der Kosmologie geben. Zur Messung von Asymmetrien im Neutronenzerfall ist es geplant, im Verbund mit anderen Wissenschaftlern ein innovatives Großgerät zu entwickeln und am ILL oder am ebenfalls geplanten neuen Teilchenstrahl für kalte Neutronen des FRM II zu implementieren. Hier und bei der Messung der Lebensdauer von Neutronen wollen die Wissenschaftler, wie im Fall des neuen EDM-Experiments, die bisher erreichte Messgenauigkeit um das 10- bis 100-fache steigern. Ein anderes Experiment soll einen bisher unbeobachteten Zerfallsmodus des Neutrons untersuchen.

Stephan Paul, Koordinator des Exzellenzclusters Universe, zeigt sich erfreut über den Erfolg bei der aktuellen Antragsrunde: „Bereits in den Jahren 2008 und 2009 hat die Neutronenforschung in Garching DFG-Fördergelder in Höhe von 2,7 Millionen Euro erhalten, sodass dieses Gebiet an unserem Standort gut etabliert ist. Zusammen mit den neuen Mitteln ist die Forschungsregion München/Garching bestens gerüstet, um komplementär zu Untersuchungen am LHC in Genf wichtige Fragen der Teilchen- und Astrophysik in Angriff zu nehmen. Dabei spielt auch die Förderung unserer Partner im Schwerpunktsprogramm eine wichtige Rolle, denn diese Messungen können nur in einem starken Verbund realisiert werden.“