Arbeitsgruppe Prof. Krämer
Unsere Forschung
Der Large Hadron Collider (LHC) am CERN ist das zentrale Instrument der
Teilchenphysik zur Erforschung der mikroskopischen Struktur der Materie und der
fundamentalen Naturkräfte. Nach der Entdeckung eines Higgs-Teilchens im Jahr
2012 liegt der Schwerpunkt der kommenden Phase des LHC ab 2015 auf der Suche
nach neuer Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik. Die Existenz
neuer Physik im Energiebereich von Tera-Eletronvolt (TeV), der dem LHC
zugänglich ist, wird vor allem durch zwei fundamentale Fragen begründet, die im
Standardmodell keine Antwort finden: das sogenannte Hierarchieproblem und die
Natur der astrophysikalischen Dunklen Materie. Das Hierarchieproblem bezieht
sich auf die extreme Sensitivität der Higgsmasse auf Quantenfluktuationen
verursacht durch unbekannte Physik bei ultra-hohen Energieskalen und kann durch
die Existenz neuer Teilchen mit Massen im Bereich der TeV-Skala gelöst werden.
Auch Dunkle Materie kann auf natürliche Weise durch neue Teilchen mit Massen im
TeV-Bereich erklärt werden, wenn diese neuen Teilchen stabil sind und nur
schwach mit gewöhnlicher Materie wechselwirken. Solche exotischen Teilchen
werden in vielen Erweiterungen des Standardmodells vorhergesagt, die auch das
Hierarchieproblem lösen, wie z.B. in der Supersymmetrie oder in Modellen mit
zusätzlichen Raumdimensionen. Am LHC kann nach diesen neuen Teilchen sowohl
direkt oder indirekt gesucht werden, d.h. entweder durch den Nachweis neuer
exotischer Streuprozesse oder durch eine Präzisionsanalyse der Eigenschaften
bekannter Teilchen und insbesondere der Eigenschaften des Higgsteilchens.
Ein besonders faszinierender Aspekt der Suche nach neuer Physik ist das
Zusammenspiel der Analysen am LHC und in astrophysikalischen Messungen. Dunkle
Materie kann nicht nur am LHC produziert und nachgewiesen werden, sondern
hinterlässt auch Signaturen in der kosmischen Strahlung and kann
möglicherweise auch in sehr sensitiven Kernphysikalischen Experimenten
beobachtet werden. Das aufregende Zusammenspiel von LHC- und Astrophysik bietet
die Möglichkeit, in den kommenden Jahren dem Geheimnis der Dunklen Materie
auf die Spur zu kommen.
Die Arbeitsgruppe von Michael Krämer beschäftigt sich mit theoretischen
Rechnungen und Analysen im Rahmen von Modellen neuer Physik, die das
Hierarchieproblem und die Natur der Dunklen Materie zu erklären versuchen. Die
Forschungsarbeiten umfassen insbesondere Präzisonsrechnungen zur Produktion und
zum Zerfall neuer Teilchen am LHC, die Untersuchung von Modellen für Dunkle
Materie am LHC und in astrophysikalischen Experimenten sowie globale Tests der
Eigenschaften des Higgs-Teilchen und spezifischer Modelle neuer Physik, wie z.B.
der Supersymmetrie.
Im folgenden Interview stellt Prof. Krämer sich und seinen Forschungsinteressen vor (in englischer Sprache):
Interview mit Prof. Michael Krämer