Teilchen und Kräfte im Universum - KIT

Teilchen und Kräfte im Universum
KIT-ZENTRUM ELEMENTARTEILCHEN- UND ASTROTEILCHENPHYSIK
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und
nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
www.kit.edu
2
Der Krebsnebel entstand aus der SupernovaExplosion eines Sternes. Bei solchen Explosionen
werden unvorstellbare Mengen von Teilchen
und Strahlung frei. Zurück bleibt ein Pulsar (wie
beim Krebsnebel) oder ein Schwarzes Loch.
Elementarteilchen- und Astroteilchenphysik am Karlsruher Institut für Technologie
Schon immer haben Menschen versucht,
die Entwicklung des Universums, seine
Bausteine und die Kräfte zwischen ihnen
zu verstehen. Heute wissen wir, dass die
Strukturen im Universum eng mit den fundamentalen Wechselwirkungen zwischen
den Elementarteilchen verknüpft sind. Das
KIT-Zentrum Elementarteilchen- und Astroteilchenphysik (KCETA) führt theoretische
Grundlagenuntersuchungen und international verankerte Großprojekte durch, um
grundlegende Fragen beispielsweise nach
dem Ursprung der Masse, der Asymmetrie
zwischen Materie und Antimaterie, der
Zusammensetzung von Dunkler Energie
und Dunkler Materie, der Masse der
Neutrinos oder dem Ursprung der kosmischen Strahlung zu beantworten.
KIT-Zentrum Elementarteilchen- und
Astroteilchenphysik
Das KIT-Zentrum Elementarteilchen- und
Astroteilchenphysik KCETA wird von Instituten des Forschungszentrums Karlsruhe
und der Universität Karlsruhe getragen.
Forschung und Lehre in KCETA werden
durch das Land Baden-Württemberg, die
Helmholtz-Gemeinschaft, das BMBF, die
DFG und die Europäische Union gefördert.
KIT setzt auf das Wissensdreieck
Forschung – Lehre – Innovation. Die Nähe
zur Spitzenforschung macht die Ausbildung am KIT attraktiv. Lebhafter internationaler Austausch bereits für Doktoranden und Nachwuchswissenschaftler ist
daher ebenso selbstverständlich wie
Forschungsaufenthalte im Ausland und
Besuche zahlreicher Gastwissenschaftler.
Die Arbeitsbereiche des KCETA gliedern
sich in neun Topics:
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Kosmische Strahlung
Dunkle Materie
Quantenfeldtheorie
Experimentelle Kolliderphysik
Theoretische Kolliderphysik
Flavourphysik
Neutrinophysik
Computergestützte Physik
Technologieentwicklungen
Das Bild zeigt die Spuren, die bei der Erzeugung
eines Higgs-Bosons im CMS-Detektor erwartet
werden. Das Higgs-Boson ist im Rahmen des
Standardmodells für die Masse von Elementarteilchen verantwortlich.
3
TOPIC 1:
4
Das Pierre Auger-Observatorium auf einer
Fläche von 3000 Quadratkilometern in der
argentinischen Pampa besteht aus über 1600
autarken Tanks: In hochreinem Wasser lösen
energetische Teilchen Lichtblitze aus. Daneben
beobachten am Rand des Detektorfeldes vier
Teleskopstationen die Leuchtspuren der kosmischen Teilchenschauer.
Kosmische Strahlung
Die Erde ist einem ständigen Strom von
energiereichen Partikeln aus dem
Weltraum ausgesetzt, deren Entstehung,
Beschleunigung, Ausbreitung und
Wechselwirkung mit der Lufthülle der Erde
nach wie vor ungeklärt ist. Die hohe
Primärenergie der Partikel wird beim
Durchdringen der Erdatmosphäre in entsprechend viele Sekundärteilchen („Luftschauer“) umgesetzt, die dann am Boden
nachweisbar sind. Das KIT konzentriert
sich auf die besonders hochenergetischen
Ereignisse.
Pierre Auger-Observatorium
Je höher die Energie der kosmischen
Partikel ist, desto seltener sind sie. Von den
höchstenergetischen trifft nur ein Teilchen
pro Quadratkilometer und Jahrhundert auf
die Erdatmosphäre. Deshalb hat eine internationale Forscher-Kollaboration aus 17
Ländern, bei der das KIT die stärkste Gruppe stellt, in der argentinischen Pampa das
Pierre Auger-Observatorium aufgebaut,
den weltweit größten Detektor für kosmische Strahlung.
Teilchenastronomie
Die ersten Resultate des AugerObservatoriums sind so spannend, dass ein
zweites Instrument auf der Nordhalbkugel
in Colorado/USA errichtet werden soll.
Eine instrumentierte Fläche von 20.000
Quadratkilometern könnte dann die extragalaktischen Teilchen am gesamten
Himmel und in ausreichender
Anzahl beobachten.
Neue Technologie
Die positiv und negativ geladenen Teilchen
in Luftschauern werden im Magnetfeld
der Erde abgelenkt und erzeugen dabei
Radiostrahlung. Aus diesem Effekt entwickeln KIT-Forscher mit Hilfe von Radio2
antennen und dem 0,5 km großen
KASCADE-Grande-Detektor eine neuartige
Nachweismethode für kosmische
Strahlung.
Im Jahr 2007 konnte mit dem
Pierre Auger-Observatorium
erstmals eine Himmelskarte für
die Ankunftsrichtungen der energiereichsten Teilchen erstellt werden. Sie zeigt deutliche Abweichungen
von einer gleichmäßigen Verteilung: die
Teilchenrichtungen korrelieren mit aktiven Galaxien
in unserer kosmischen Nachbarschaft.
5
TOPIC 2:
6
Im Experiment EDELWEISS werden mehr als
30 je 320 g schwere Germaniumdetektoren
auf extrem tiefe Temperaturen abgekühlt
(20 Millikelvin). Stößt ein WIMP mit einem
Germaniumkern zusammen, wird dabei Energie
deponiert: Die Temperatur des Kristalls erhöht
sich dadurch geringfügig, außerdem wird die
Umgebung des Zusammenstoßes ionisiert. Beide
Signale werden gemessen und verarbeitet.
Dunkle Materie
Was wir mit Teleskopen sehen, beispielsweise Sterne und Planeten, macht nach
neuesten Erkenntnissen der Kosmologie
nur rund fünf Prozent der Energiedichte
und Materie im Universum aus. 95 Prozent
bilden so genannte Dunkle Energie und
Dunkle Materie, deren physikalische Natur
bislang völlig ungeklärt ist. Die Dunkle
Energie erfüllt das Universum homogen
und bewirkt, dass es beschleunigt expandiert. Die Dunkle Materie macht sich bei
vielen astrophysikalischen Beobachtungen
durch ihre Schwerkraftwirkung bemerkbar.
Das KIT ist maßgeblich an Experimenten
zur Suche nach Dunkler Materie beteiligt –
mit kryogenen Detektoren wie dem
EDELWEISS-Detektor oder mit dem CMSExperiment am Large Hadron Collider LHC.
WIMPS
Erweiterungen des Standardmodells der
Teilchenphysik sagen die Existenz eines
Teilchens voraus, dem die Physiker den
Arbeitstitel „WIMP“ gegeben haben:
„Weakly Interacting Massive Particle“,
schwach wechselwirkendes massives
Teilchen. Diese WIMPS gelten als wichtigste Anwärter für die Erklärung der
Dunklen Materie. Es wird erwartet, dass sie
sich in Teilchenwolken um Galaxien konzentrieren.
Kosmische Strahlung
In seltenen Fällen kommt es in Regionen
hoher WIMP-Dichte, beispielsweise in der
Milchstraße, zur direkten Wechselwirkung
zweier WIMPS, die sich dabei gegenseitig
vernichten. Die dabei entstehende Energie
kann durch Satelliten als zusätzliche kosmische Strahlung nachgewiesen werden.
EDELWEISS
Für die Suche nach den
WIMPS entstand im französisch-italienischen FréjusTunnel, durch 1800 Meter
Gestein von der kosmischen Strahlung abgeschirmt, das Experiment
EDELWEISS (Expérience
pour detecter les WIMPS
en Site Souterrain).
Das EDELWEISS-Experiment: Das KIT ist unter anderem für
den 100 Quadratmeter großen Myon-Vetozähler verantwortlich.
7
TOPIC 3:
8
Die mathematische Beschreibung der
Wechselwirkungen der Bausteine der Materie
beruht auf relativistischen Quantenfeldtheorien, einer Synthese von spezieller
Relativitätstheorie und Quantenmechanik.
Quantenfeldtheorie
Die fundamentalen Bausteine der Materie,
die Elementarteilchen, werden im so
genannten Standardmodell beschrieben: Es
gibt Auskunft über ihre Eigenschaften und
die zwischen ihnen wirkenden Kräfte von
den kleinsten Abständen bis zu astronomischen Entfernungen.
eine wichtige Voraussetzung für die Tests
der Theorie ebenso wie für die Entwicklung neuer theoretischer Modelle. Die
weltweit genauesten Werte für die starke
Kopplung und die Masse der schweren
Charm- und Bottom-Quarks wurden kürzlich am KIT bestimmt.
Produktions- und Zerfallsraten von
Elementarteilchen
Relativistische Quantenfeldtheorien sind
meist nur näherungsweise lösbar, ermöglichen aber oft Vorhersagen mit beliebig
hoher Genauigkeit. Das KIT hat sich hier
mit Hilfe neuer mathematischer Methoden,
innovativer Algorithmen und durch die
Entwicklung von Computeralgebra eine
international führende Rolle erarbeitet.
Vereinheitlichte Feldtheorie
Die Werte der drei Kopplungskonstanten
lassen sich im Rahmen einer großen vereinheitlichten Theorie auf einen einzigen
Parameter zurückführen. Untersuchungen
am KIT liefern indirekt Aufschlüsse über
die Struktur dieser übergeordneten
Theorie.
Quarkmassen und
Kopplungskonstanten
Der Vergleich von Vorhersagen und Messungen ermöglicht die Bestimmung der
Kopplungskonstanten und Quarkmassen,
Nicht-störungstheoretische Effekte
Die anomale Baryonenzahlverletzung in
der elektroschwachen Theorie, die vermutlich eine Rolle im Ursprung der kosmischen
Teilchen-Antiteilchenasymmetrie spielt,
wird am KIT mit nicht-störungstheoretischen Methoden untersucht.
Leptonen
Quarks
Elektron
Masse
0,0005 GeV
Elektron-Neutrino
Masse
unbekannt
Up
Masse
0,004 GeV
Down
Masse
0,007 GeV
Myon
Masse
0,1 GeV
Myon-Neutrino
Masse
unbekannt
Charm
Masse
1,5 GeV
Strange
Masse
0,15 GeV
Tau
Masse
1,8 GeV
Tau-Neutrino
Masse
unbekannt
Top
Masse
174 GeV
Bottom
Masse
4,7 GeV
Atomkern
Atom
Radioaktivität
Sonnensystem
Maßgebliches Kraftteilchen
Gluon
Photon
W- und Z-Boson
Graviton
Masse 0
Lichtteilchen
Masse 0
Masse 80,3 GeV (W)
91,2 GeV (Z)
Masse 0
Die fundamentalen Bausteine der Materie
sind Quarks und Leptonen.
9
TOPIC 4:
10
Im Large Hadron Collider (LHC) werden
Bedingungen für Reaktionen erzeugt, die
–13
zu Zeiten von etwa 10 Sekunden nach dem
Urknall stattfanden. Der CMS-Detektor ist
einer von vier großen Detektoren, die am LHC
installiert wurden.
Experimentelle Kolliderphysik
Das KIT ist an den weltweit leistungsfähigsten Teilchenbeschleunigern tätig, am
Tevatron im Fermilab (USA) und am Large
Hadron Collider (LHC) in Genf.
Das CDF-Experiment am
Tevatron
Am Tevatron im Fermilab bei Chicago werden Protonen auf Antiprotonen geschossen. Hier wurde das schwerste bekannte
Elementarteilchen, das Top-Quark, entdeckt. Weitere wichtige Entdeckungen
waren die CP-Verletzung in Beauty-HadronZerfällen sowie die Beobachtung von
Materie-Antimaterie-Oszillationen. An beiden Entdeckungen waren Gruppen aus
Karlsruhe beteiligt.
Das CMS-Experiment am Large Hadron
Collider (LHC)
Der Large Hadron Collider am CERN in Genf
hat im August 2008 seinen Betrieb aufgenommen und wird für lange Zeit der welt-
weit leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger
sein. Hier kollidieren Protonen mit Protonen.
Das KIT leistet mit Entwicklungsarbeiten und
der Konstruktion von rund zwanzig Prozent
des Siliziumspurdetektors einen wesentlichen Beitrag zum so genannten CMS-Experiment, einem der beiden großen Universaldetektoren am LHC. Zu den physikalischen
Fragen, die am KIT erforscht werden,
gehören die Suche nach dem Higgs-Boson
und nach Teilchen der Dunklen Materie.
Weitere Schwerpunkte sind die Suche nach
neuen Kräften und Teilchen, die in TopQuarks zerfallen, oder für die Top-Quarks
einen wichtigen Untergrund darstellen.
Der Super-LHC
Nach einigen Jahren soll die Kollisionsrate
am LHC noch einmal verfünffacht werden.
Die dann auftretende hohe Strahlungsbelastung erfordert neue Materialien und
Verfahren für den Teilchennachweis, die
am KIT erforscht werden.
Präszisionsvermessung von Siliziumstreifendetektoren am KIT.
Konstruktion des CMS-Siliziumstreifendetektors,
zu dem das KIT erhebliche Beiträge geleistet hat.
11
TOPIC 5:
12
Simulation eines Higgs-Zerfalls in zwei
Z-Bosonen, die ihrerseits in zwei Myonen
zerfallen (H ZZ 4µ).
Theoretische Kolliderphysik
Informationen über die Kräfte zwischen
Elementarteilchen werden durch Experimente gewonnen, bei denen Teilchen
sehr hoher Energie gestreut werden. Die
höchsten Energien und damit die kleinsten
Abstände werden an den modernen
Kollidern wie dem LHC in Genf erreicht.
Die theoretische Kolliderphysik macht
Vorhersagen für diese Experimente und
hilft bei der Interpretation der Daten.
Messgrößen
Streuexperimente liefern Teilchenströme
mit sehr komplexen Mustern, die durch optimale Messgrößen mit theoretischen
Modellen in Verbindung zu setzen sind.
Theoretiker des KIT haben hier wichtige
Beiträge geleistet, insbesondere für die
Suche nach dem Higgs-Boson, das direkt
für die Massen aller Elementarteilchen
verantwortlich ist.
Quantenkorrekturen
Für eine genaue Vorhersage von Messungen müssen Quantenkorrekturen zu den
Produktionsraten komplexer Prozesse berechnet werden. Diese Rechnungen werden für die Streuung von Quarks, Gluonen
und Leptonen durchgeführt.
Monte Carlo-Entwicklung
Die Transformation der Quarks und
Leptonen in den theoretischen Rechnungen zu den an Kollidern direkt beobachtbaren Teilchen erfordert die Simulation
der stochastischen Prozesse mit so genannten Monte Carlo-Programmen, die diesen
Übergang beschreiben.
Neue Phänomene
Ein Ziel der Experimente am LHC ist die
Suche nach neuen Phänomenen. Am KIT
werden unter anderem Modelle mit zusätzlichen Raumdimensionen oder mit Supersymmetrie untersucht und Vorhersagen für
die zu erwartenden Signale solcher „neuer
Physik“ gemacht.
Wissenschaftler am KCETA diskutieren die
Berechnung von Ereignisraten am LHC.
13
TOPIC 6:
14
Der unter starker Karlsruher Beteiligung
gebaute Siliziumdetektor ISL (Intermediate
Silicon Layers) für das CDF-II-Experiment am
Fermilab (USA). Das CDF-II-Experiment hat
unter anderem das Top-Quark gefunden und
die Teilchen-Antiteilchen-Oszillationen des so
genannten Bs-Mesons entdeckt, das sich 2,8
Billionen Mal pro Sekunde in sein eigenes
Antiteilchen und wieder zurück umwandelt.
Flavourphysik
Die Grundbausteine der Materie sind
Quarks (aus denen Protonen und Neutronen aufgebaut sind) und Leptonen
(Elektronen und Neutrinos). Von beiden
Klassen gibt es sechs unterschiedliche
Sorten, genannt Flavours („Geschmacksrichtungen“). Diese gruppieren sich in drei
Generationen mit jeweils zwei Teilchen.
Die uns umgebende Natur besteht nur aus
den Teilchen der ersten, leichtesten Generation; die der beiden anderen Generationen haben viel höhere Massen, sind
instabil und zerfallen in kürzester Zeit in
die leichten Teilchen.
Zerfälle
Nur mit Beschleunigern können auch die
schwereren Partikel erzeugt werden. Die
Flavourphysik studiert deren Zerfälle, um
aus Präzisionsmessungen Naturkonstanten
zu bestimmen, das derzeitige Standardmodell zu testen und Hinweise auf neue
Naturgesetze zu finden, die
die Physik auf Längenskalen
bestimmen, die kleiner sind
als 1/10000 des AtomkernDurchmessers. Solche Messungen führten beispielsweise zur Vorhersage von
Existenz und Masse des
Charm- und des TopQuarks, lange bevor diese
direkt entdeckt wurden.
Wissenschaftler des KCETA im Kontrollraum des CDF-IIExperiments am Fermilab (USA).
CP-Verletzung
Spektakulär und für die Grundlagenphysik
von großer Bedeutung ist die Entdeckung
der so genannten CP-Verletzung: Die
Naturgesetze für Materie und Antimaterie
sind leicht unterschiedlich. Solche Effekte
sind dafür verantwortlich, dass unser heutiges Universum, das praktisch nur aus
Materie und nicht aus Antimaterie besteht,
aus dem Urknall entstehen konnte. Die
bisher gefundenen Quellen von CP-Verletzung reichen zur alleinigen Erklärung
jedoch nicht aus; hier sind noch viele interessante Fragen zu erforschen.
15
TOPIC 7:
16
KATRIN – die Waage für Neutrinos:
Das Hauptspektrometer von KATRIN ist ein Zylinder mit 10 Metern Durchmesser und 25 Metern
Länge und ist damit die größte Ultrahochvakuumkammer der Welt. Die Wände sind elektrisch blank poliert. Das gesamte KATRINExperiment ist 70 Meter lang und besteht aus
mehreren Komponenten: der Tritiumquelle,
einer Pumpstrecke, einem Vor- und dem
Hauptspektrometer sowie einem Detektor zum
Nachweis der Elektronen.
Neutrinophysik
Neutrinos sind die häufigsten massiven
Teilchen im Universum: jeder Kubikzentimeter enthält 336 Neutrinos. Ihre Erforschung führt zu fundamentalen Fragen der
Teilchenphysik und Kosmologie. So spielen
Neutrinos eine wichtige Rolle bei der
Untersuchung des Ursprungs der Masse.
Als kosmische Architekten sind sie an der
Gestaltung der sichtbaren Strukturen des
Kosmos beteiligt.
KATRIN
Seit einigen Jahren ist bekannt, dass
Neutrinos eine Ruhemasse besitzen. Das
Karlsruher Tritium Neutrino Experiment
KATRIN wird weltweit erstmals in der Lage
sein, die Masse von Neutrinos direkt zu
messen. KATRIN wird in internationaler
Kooperation beim Tritiumlabor Karlsruhe
(TLK) im KIT aufgebaut. Das experimentelle
Messprinzip ist die extrem genaue Spektroskopie der höchstenergetischen Elektronen
aus dem Beta-Zerfall von Tritium.
KATRIN-Aufbau
KATRIN ist weltweit nur am Standort
Karlsruhe zu realisieren. Nur hier sind alle
notwendigen fachlichen Voraussetzungen
zu finden: das europaweit einmalige TLK,
Erfahrungen mit Hochvakuum- und Kryotechnik für große wissenschaftliche
Apparaturen, Experten in der Supraleiterentwicklung, Know-how und Infrastruktur
für Bau und Betrieb von Großanlagen und
Exzellenz in Neutrino- und AstroteilchenPhysik. Für Studierende am KIT bietet
KATRIN ein hervorragendes Umfeld für
den Erwerb unterschiedlicher Schlüsselqualifikationen.
Nach dem spektakulären Transport des
Hauptspektrometers rund um Europa nach
Karlsruhe laufen nun die Aufbauarbeiten
des Gesamtexperiments. Die Messungen
werden im Jahr 2011 beginnen.
Spektakulärer Höhepunkt des Transports des
Hauptspektrometers rund um Europa war die
Ortsdurchfahrt durch Eggenstein-Leopoldshafen.
17
TOPIC 8:
18
Simulation von Teilchen-Kollisionen im LHC
Computergestützte Physik
Ohne den Einsatz leistungsfähiger
Computer ist die Forschung im Bereich der
Teilchen- und Astroteilchenphysik nicht
mehr denkbar. Zur optimalen Ausnutzung
der Computer-Ressourcen ist es jedoch
notwendig, effektive Algorithmen in spezialisierten Computerprogrammen umzusetzen. Am KIT wird daher auf verschiedenen Ebenen intensiv an der Entwicklung
von Software gearbeitet, die dann für physikalische Fragestellungen in der Teilchenund Astroteilchenphysik eingesetzt wird.
Quantenkorrekturen
Die hohe experimentelle Genauigkeit verlangt es, Quanteneffekte in theoretischen
Vorhersagen einzubauen. Die Forscher des
KIT arbeiten an einer weitestgehend automatisierten Berechnung von Quantenkorrekturen basierend auf störungstheoretischen Methoden.
Parallele Computeralgebra
Bei der Berechnung von Streuquerschnitten innerhalb einer mathematischen
Theorie, die die Wechselwirkung von
Elementarteilchen beschreibt, werden sehr
oft riesige Datenmengen erzeugt, die effizient verarbeitet werden müssen. Am KIT
wird an einem weltweit einzigartigen
Projekt gearbeitet, das die parallele Verarbeitung großer Datenströme mit Hilfe
eines Computeralgebrasystems erlaubt.
Simulation von Teilchenkollisionen
Zur Interpretation der experimentellen
Resultate des LHC werden Teilchenkollisionen simuliert und mit dem Experiment
verglichen. In einer internationalen
Kollaboration arbeiten Forscher des KIT
an der Entwicklung eines Softwarepakets,
das solche Simulationen mit hoher
Präzision durchführt.
Computer sind zentrale Hilfsmittel der modernen Physik.
19
TOPIC 9:
20
GridKa, das Grid Computing Centre Karlsruhe,
übernimmt die Verantwortung für experimentspezifischen Dienste und Ressourcen, um die
optimale Nutzung der umfangreichen Karlsruher
Computing-Infrastruktur sowohl für die lokalen
Gruppen als auch für ihre jeweiligen Kollaborationen sicher zu stellen.
Technologieentwicklungen
Um den zentralen Fragen nach den Grundbausteinen der Materie und der Entstehung und Entwicklung des Universums mit
Erfolg nachgehen zu können, müssen die
Elementarteilchen- und Astroteilchenphysiker ihre Werkzeuge ständig weiterentwickeln und verbessern. Schon im Jahr
2008, dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme
des größten Teilchenbeschleunigers der
Welt, des LHC am CERN in Genf, arbeiten
Wissenschaftler des KCETA an der Entwicklung von neuen Detektoren für die nächste
Beschleunigergeneration. Dabei geht
es darum, die Detektoren resistenter gegen
Strahlenschäden zu machen und durch
Wahl neuartiger Kühltechniken deren
effektive Fläche zu vergrößern.
Mit dem Nachweis von Radiosignalen in
Luftschauern werden dem Studium der
kosmischen Strahlung viel versprechende
Wege eröffnet. In prototypischen Experimenten wird die Methode optimiert.
Für das KATRIN-Experiment werden bisher
beispiellose Hochvakuumsysteme und
kryogene Anlagen konzipiert und in Betrieb genommen.
In allen Experimenten des KCETA spielen
Trigger-Algorithmen eine wichtige Rolle,
die unter anderem das schnelle Unterscheiden zwischen echten und Untergrundereignissen ermöglichen. Diese Algorithmen müssen den stets wachsenden
Datenflüssen neuer Experimente angepasst
werden.
Den trotz dieser Algorithmen immer gewaltigeren Datenmengen kann man nur
mit einer Revolution der Datenanalyse Herr
werden, mit dem „World Wide Grid“. Es
wird die Qualität von Forschung und
Wissenschaft und auch die Wettbewerbsfähigkeit vieler Industriezweige nachhaltig
beeinflussen. Für den Einzelnen soll das
Grid auf transparente und intuitive Weise
Radioantennen im Messfeld für kosmische
Strahlung KASCADE.
nutzbar sein, indem sich alle Daten an einem Ort zu befinden scheinen und auf einem virtuellen Supercomputer prozessiert
werden.
Das KIT betreibt einen der weltweit größten Grid-Knoten: das zentrale Rechenzentrum der deutschen Teilchenphysiker,
GridKa, das auch die Astroteilchenphysik
und andere Wissenschaftsgebiete unterstützt.
21
Das KIT-Zentrum für Elementarteilchen- und Astroteilchenphysik KCETA
Die tragenden Einrichtungen von KCETA
sind auf Seiten der Universität das Institut
für Experimentelle Kernphysik, das Institut
für Theoretische Teilchenphysik und das
Institut für Theoretische Physik, sowie auf
Seiten des Forschungszentrums Karlsruhe
das Institut für Kernphysik.
Assoziiert sind Institute des Forschungszentrums, die sich mit Schlüsseltechnologien an KCETA beteiligen: das Institut
für Technische Physik, das Institut für
Prozessdatenverarbeitung und Elektronik,
sowie das Steinbuch Centre for Computing.
Fachliche Koordination und Planung liegen
bei einem wissenschaftlich geführten
Lenkungsgremium. Ein international
besetzter Beirat begleitet die strategische
Weiterentwicklung von KCETA.
22
Die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses ist eine zentrale
Aufgabe von KCETA und
der Fakultät für Physik.
Aufgrund der Attraktivität
des Lehrangebotes gehört
sie seit Jahren zu den
größten Physikfakultäten
Deutschlands.
Das umfassende Lehrprogramm von KCETA
wird durch eine Vielzahl von Seminaren und
Kolloquien und ein internationales Gastwissenschaftlerprogramm ergänzt.
und Können. Die Kollegiaten übernehmen
wichtige Rollen im Forschungsprogramm
des KCETA, wobei Synergieeffekte durch
die enge Zusammenarbeit erzielt werden.
Kernzelle der Doktorandenausbildung ist
das DFG-Graduiertenkolleg Hochenergiephysik und Astroteilchenphysik mit ca.
70 Kollegiaten. Das Graduiertenkolleg ist
Zentrum eines umfangreichen, koordinierten Ausbildungsprogramms und des
Austauschs von Ideen, Gedanken, Wissen
Die Doktoranden des KCETA waren in
den letzten Jahren äußerst erfolgreich in
Wissenschaft und Wirtschaft.
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
ist der Zusammenschluss des Forschungszentrums Karlsruhe in der HelmholtzGemeinschaft und der Universität Karlsruhe (TH). Im KIT arbeiten insgesamt rund
8500 Beschäftigte mit einem jährlichen
Budget von 650 Millionen Euro.
Durch die Fusion zum KIT entstand in
Karlsruhe eine der weltweit größten
Forschungs- und Lehreinrichtungen mit
dem Potenzial auf ausgewählten
Forschungsgebieten eine weltweite
Spitzenposition einzunehmen. Ziel ist eine
Institution international herausragender
Forschung in den Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie hervorragender
Lehre, Nachwuchsförderung und Weiterbildung. KIT setzt als Innovationspartner
auf die enge Kooperation mit der
Wirtschaft. Es ist ein führendes europäisches Zentrum in der Energieforschung
und spielt eine weltweite sichtbare Rolle in
den Nanowissenschaften. Das KIT setzt auf
das Wissensdreieck Forschung, Lehre und
Innovation.
Impressum
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Presse, Kommunikation und Marketing (PKM)
Campus Nord
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Telefon +49 721 608-22861
E-Mail: [email protected]
www.kit.edu
Redaktion: Dr. Joachim Hoffmann
Fotos: Gabi Zachmann, Markus Breig,
Martin Lober
Titelbild: Wilfrid Schroeder
Gestaltung, Layout: Stolz Grafisches Atelier
Druck: Wilhelm Stober GmbH, Eggenstein
Februar 2011
23
www.kit.edu