Prof. Dr. Ulrich Wiedner

Meine Forschung ist in der reinen Grundlagenforschung angesiedelt und widmet sich dem Verständnis der starken Wechselwirkung, welche für die Vielfalt des Teilchenspektrums der subatomaren Welt verantwortlich ist. Die Experimente hierzu werden in Zukunft mit Antimateriestrahlen bestehend aus Antiprotonen am PANDA Experiment an der neuen FAIR-Anlage in Darmstadt durchgeführt werden.

Spektroskopie in der Physik ist ein bewährtes Instrument zum Naturverständnis und hat eine entscheidende Rolle in der Entwicklung der Quantenmechanik und der Teilchenphysik gespielt. Insbesondere das Quarkmodell wurde aufgrund der erzielten Ergebnisse entwickelt. Bei Hadronen handelt es sich um Teilchen die aus den fundamentalen Quarks aufgebaut sind und die durch Gluonen mittels der starken Wechselwirkung zusammen gehalten werden. Freie Quarks und Gluonen sind noch nie beobachtet worden sondern immer nur in Kombinationen, die ein Hadron formen. Zwei oder drei Quarks in einem Hadron stellen so, wenn man es genau betrachtet, das erste komplexe System nach den fundamentalen Teilchen dar. Bisher können allerdings die Eigenschaften von Hadronen nur sehr unzureichend mittels der starken Wechselwirkung beschrieben werden. Zum weiteren Verständnis wäre es sehr hilfreich wenn die Existenz von der Theorie vorhergesagter neuer Teilchen, wie Gluonenbälle oder Hybride experimentell bestätigt werden könnte.

Warum sind Gluonenbälle so interessant? Die Beantwortung dieser Frage führt zum Verständnis wie Teilchen ihre Masse durch die starke Wechselwirkung bekommen. Quarks selber erhalten ihre Masse durch den sogenannten Higgs-Mechanismus. Allerdings machen die Quarkmassen nur ein paar Prozent der z.B. der Protonenmasse aus, der Rest kommt aus der starken Wechselwirkung. Gluonenbälle erhalten ihre Masse nur aus der starken Wechselwirkung und deshalb könnte ein Studium eines ganzen Gluonenball-Spektrums die entscheidenden Hinweise zum Verständnis der Massenerzeugung von Hadronen geben. Bestimmte Gluonenbälle lassen sich radiativen Zerfällen von Charmoniumteilchen finden, weshalb wir uns an dem BES Experiment zur Untersuchung von Charmoniumteilchen in China beteiligen und das gesamte Gluonenballspektrum sollte mit PANDA zugänglich sein.

Die angesprochenen Physikthemen, wie der Einschluss von Quarks (Confinement), der Nachweis der Existenz von Gluebällen und Hybriden und das Verständnis der Massenerzeugung in stark wechselwirkenden Hadronen sind seit langem ungelöste Probleme, die eine enorme intellektuelle Herausforderung darstellen und zu deren Lösung unsere Arbeitsgruppe durch experimentelle Arbeiten beitragen will.

Gegenwärtig beteiligt sich unsere Arbeitsgruppe an mehreren Experimenten. Das PANDA Experiment an FAIR ist dabei das größte und 7 Wissenschaftler zusammen mit 8 Doktoranden sowie etlichen Bachelor- und Masterstudenten arbeiten daran. Unterstützt wird diese Forschung vom BMBF und der GSI. Des weiteren beteiligen wir uns mit DFG-Unterstützung am CBELSA-Experiment am Bonner Elektronenbeschleuniger. Unsere Hard- und Softwareaktivitäten bezüglich elektromagnetischer Kalorimeter werden vom Forschungszentrum Jülich unterstützt.

Da es noch eine Weile dauern wird, bis das PANDA-Experiment Daten nehmen wird, beteiligen wir uns an dem BES-Experiment am Elektron-Positron-Kollider in Peking. Diese Zusammenarbeit gestattet es Studenten, ihre Tätigkeit am PANDA Experiment durch die Analyse von aktuellen Physikdaten zu ergänzen.

Mitgliedschaften und Engagement

Gegenwärtige und frühere Kollaborationen

• Sprecher der internationalen PANDA Kollaboration für Antiprotonenphysik an der GSI
• Beteiligung am BES Experiment zur Untersuchung von Charmonium-Zerfällen
• Sprecher für die Crystal Barrel Kollaboration am CERN
• Teilnahme am WASA-Celsius Experiment
• Teilnahme am COMPASS Experiment am CERN

 Komitees

• Mitglied von „International Advisory Boards“ von Kern- und Teilchenphysikkonferenzen
• Koordinator des Europäischen Long Range Plans für Hadronenphysik
• Mitglied des Fakultätsrats  der Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität Bochum

Organisation von Konferenzen, Workshops und Schulen

• Tagungsleiter „European Nuclear Physics Conference“
• Organisator „Workshop on QCD exotics
• Organisator „Hadron Physics Summer School
• Tagungsleiter 15th Nordic Meeting on Intermediate and High-Energy Nuclear Physics
• Tagungsleiter des „Workshops on Future FAIR Physics“
• Tagungsleiter der „Enrico Fermi summer school 2004“ in Varenna
• Tagungsleiter des Internationalen Workshops „The Strange Structure of Nucleon“ at CERN
• Koordinator der Graduiertenschule ‚gradU‘ in Uppsala