Forschungsförderung Zweite Förderperiode für DFG-Forschungsgruppe in der Physik
Pressemitteilung Nr. 29/2025
1. April 2025
Deutsche Forschungsgemeinschaft stellt Fördermittel in Höhe von rund 5,6 Millionen Euro zur Verfügung
Die in der Physik angesiedelte DFG-Forschungsgruppe „Suche nach Verletzung der Lepton-Familienzahl mit dem Mu3e-Experiment“ (FOR 5199) wird ihre erfolgreiche Arbeit in einer zweiten Förderperiode fortsetzen. Für einen Zeitraum von vier Jahren hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Fördermittel in Höhe von rund 5,6 Millionen Euro bewilligt. Forscher der Universität Heidelberg werden gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Karlsruhe und Mainz sowie internationalen Partnern aus England und der Schweiz mithilfe eines hochmodernen Teilchendetektors den möglichen Zerfall eines positiv geladenen Myon-Elementarteilchens (Mu+) in zwei Positronen (2e+) und ein Elektron (e-) versuchen nachzuweisen. Die Sprecherfunktion liegt bei Prof. Dr. André Schöning vom Physikalischen Institut der Ruperto Carola.
Im Standardmodell der Teilchenphysik gibt es Regeln, die bestimmte Prozesse verbieten. Eine dieser Regeln betrifft die sogenannte Lepton-Familienzahl, die bei Zerfällen von Teilchen erhalten bleiben muss. „Das Myon, das etwa 200 Mal schwerer ist als das Elektron, ist kein stabiles Teilchen, sondern zerfällt mit einer Lebensdauer von etwa zwei Mikrosekunden gewöhnlich in ein Elektron, ein Neutrino und ein Antineutrino. Eine Beobachtung des Familienzahl-verletzenden Zerfalls wäre eine sensationelle Entdeckung, die nur durch die Existenz neuer Teilchen oder neuer Kräfte erklärt werden könnte“, betont Prof. Schöning.
Die Heidelberger Teilchenphysiker sind mit zwei Arbeitsgruppen am Mu3e-Experiment beteiligt. Am Physikalischen Institut wurde unter Leitung von Prof. Schöning ein ultradünner Siliziumpixel-Detektor gefertigt, der die Position und Richtung der Zerfallsteilchen präzise erfasst. Am Kirchhoff-Institut für Physik konnte unter Leitung von Prof. Dr. Hans-Christian Schultz-Coulon ein Detektor zur schnellen Zeiterfassung der Teilchen gebaut werden, der eine Zeitauflösung von unter 100 Pikosekunden erreicht. Ebenso beteiligt am Aufbau und der Inbetriebnahme des Mu3e-Experiments am Paul Scherrer Institut in der Schweiz sind Forscherinnen und Forscherinnen der Universität Mainz, des Karlsruher Instituts für Technologie sowie aus Großbritannien und der Schweiz.
Mit den nun bewilligten Mitteln kann das Mu3e-Experiment fertiggestellt und damit ein wichtiger Beitrag zum besseren Verständnis der Teilchenphysik jenseits etablierter Theorien geleistet werden. Erste Daten werden für das Jahr 2026 erwartet. Die Förderung beinhaltet auch Mittel für Entwicklungsarbeiten für eine weitere Ausbaustufe des Experiments, die ab etwa 2030 beginnen soll. In dieser zweiten Phase wird eine in der Teilchenphysik bislang unerreichte Sensitivität angestrebt, um nach dem bislang nicht nachgewiesenen Zerfall zu suchen. Dieses Ziel soll durch die Entwicklung und Anwendung neuester Technologien bei der Instrumentierung des Teilchendetektors erreicht werden.