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HADES-Detektor - Woher kommt die Masse?

Foto: G. Otto / GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Antworten auf fundamentale Fragen der Naturwissenschaft erwarten sich Wissenschaftler durch die Erforschung von Atomkernen und ihren Bausteinen. Wie ist Materie aufgebaut? Warum gibt es Masse? Mit dem HADES-Experiment bei GSI sollen Eigenschaften der Kernbausteine, der Nukleonen aufgespürt werden. Ziel ist es, der Quantenphysik einige ihrer Geheimnisse zu entlocken.

Ein bewährtes Mittel zur Untersuchung von Teilchen ist es, sie zu beschleunigen und mit hohen Geschwindigkeiten aufeinander prallen zu lassen, anschließend die „Trümmer“ zu untersuchen und so Rückschlüsse zu ziehen.

HADES steht für Elektron-Positron-Detektor mit einer großen Akzeptanz (High Acceptance Di-Electron Spektrometer): Der besondere Aufbau von HADES ermöglicht es, Teilchen mit sehr hoher Präzision zu messen und außerdem sehr seltene Teilchen zu finden. An dem Projekt arbeiten Forscher aus ganz Europa zusammen.

Atomkerne bestehen aus zwei verschiedenen Kernbausteinen (Nukleonen), den Neutronen und Protonen. Diese Kernbausteine sind wiederum aus drei Quarks zusammengesetzt.

Die drei Quarks machen jedoch nur etwa ein Prozent der Masse eines Protons bzw. Neutrons aus. Die restlichen 99 Prozent der Masse verbergen sich, so glauben die Forscher, in einer Wolke um diese drei Quarks. Sie besteht unter anderem aus Quark-Antiquark-Paaren, die durch vorhandene Energie immer wieder spontan entstehen und zerfallen.

Das Ziel von HADES ist es, die Beschaffenheit und die Eigenschaften dieser Wolke zu untersuchen, um experimentell herauszufinden, ob die Ursache der Masse von Protonen bzw. Neutronen tatsächlich in dieser Wolke liegt. Durch diese Erkenntnisse wird es vielleicht möglich sein, eine Antwort auf die bisher weitgehend unverstandene Frage „Woher kommt die Masse von Materie?“ zu bekommen.


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Der HADES-Detektor ist einer der größten GSI-Detektoren.
Foto: G. Otto / GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung