Am 5. April 2025 wurde der Breakthrough Prize in Fundamental Physics 2023 an die vier großen Kollaborationen am CERN verliehen, die maßgeblich zur Erforschung des frühen Universums beigetragen haben. Diese prestigeträchtige Auszeichnung, die mit 3 Millionen US-Dollar dotiert ist, umfasst die Projekte ALICE, ATLAS, CMS und LHCb. An dieser Errungenschaft sind zahlreiche Wissenschaftler, darunter auch bedeutende Forscher der Goethe-Universität, beteiligt.
Die ALICE-Kollaboration, die im Mittelpunkt dieser Auszeichnung steht, befasst sich insbesondere mit dem Quark-Gluon-Plasma, einem extrem heißen und dichten Zustand der Materie, der in den ersten Mikrosekunden nach dem Urknall existierte. Die Physiker der Goethe-Universität, darunter die Professoren Harald Appelshäuser, Volker Lindenstruth und Ivan Kisel, spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Optimierung des ALICE-Detektors sowie der Datenverarbeitung.
Erneuerungen und Innovationen im ALICE-Projekt
Das Team um Prof. Appelshäuser hat die zentrale Spurendriftkammer des ALICE-Detektors erneuert, um präzisere Messungen zu ermöglichen. Prof. Lindenstruth und sein Team haben ein Event Processing Node (EPN)-Cluster entwickelt, das die Echtzeitverarbeitung der umfangreichen Datenmengen verbessert. Prof. Kisel hat Algorithmen zur Echtzeit-Spurrekonstruktion entwickelt, die für die Analyse der Kollisionen unerlässlich sind.
Die ALICE-Kollaboration hat 2025 auch erste Messungen der Produktion von Charmonia veröffentlicht, also gebundenen Zuständen eines Charm-Quarks und seines Antimaterie-Gegenstücks. Diese Messungen basieren auf Daten von Bleikernkollisionen, die zwischen 2015 und 2018 erhoben wurden. Die Analysen zeigen, dass der ψ(2S)-Zustand doppelt so stark unterdrückt wird wie der J/ψ-Zustand, was auf interessante dynamische Prozesse im Quark-Gluon-Plasma hinweist.
Daten und Leistungen der CERN-Kollaborationen
Die Auszeichnung der vier Kollaborationen beruht nicht nur auf ihren Erfolgen im ALICE-Experiment, sondern auch auf breitangelegten Leistungen in der modernen Teilchenphysik, wie der präzisen Messung des Higgs-Bosons und der Erforschung exotischer Materiezustände. Über 72 neue Hadronen wurden entdeckt, und es wurden starke Grenzen für neue Physik jenseits des Standardmodells gesetzt, einschließlich Dunkler Materie und Supersymmetrie.
Die Preisverleihung wurde von prominenten Persönlichkeiten wie Sergey Brin und Mark Zuckerberg ins Leben gerufen, um herausragende Leistungen in der Wissenschaft zu honorieren. 500.000 Dollar der Preisgelder werden speziell an das ALICE-Projekt gespendet, um zukünftige Forschungsprojekte und Doktoranden zu unterstützen.
Insgesamt sind bei CERN Tausende von Wissenschaftlern aus rund 70 Ländern tätig. Ihr gemeinsames Ziel ist es, die fundamentalen Kräfte und Teilchen des Universums zu verstehen, indem sie die Bedingungen des frühen Universums im Labor rekreieren. Mit den umfangreichen Daten auf Grundlage von LHC Run 2 haben die vier Experimente die Grenzen der Teilchenphysik unermüdlich erweitert und werden auch in Zukunft entscheidend für neue Erkenntnisse sein.