Forschung in der Gruppe von Prof. Dr. A. Khoukaz
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. A. Khoukaz beschäftigt sich mit der Produktion und den Zerfällen von Mesonen und exotischen Teilchen, die in Materie-Antimaterie-Wechselwirkungen wie z.B. Elektron-Positron- sowie zukünftig in Antiproton-Proton-Stößen produziert werden. Weitere wichtige Forschungsbereiche sind die Messung des Proton-Proton Wirkungsquerschnittes sowie die Arbeit an einem im Aufbau befindlichen Experiment in Mainz, um hochpräzise Messungen im Bereich der Hadronen- und Kernphysik durchzuführen.
Einer der genannten Forschungsschwerpunkte unserer Arbeitsgruppe liegt in der Untersuchung des Charmonium-Spektrums sowie möglicher exotischer Teilchenzustände, wie zum Beispiel dem Y(4260). Hierzu werden derzeitig Messungen an dem BESIII-Experiment durchgeführt, welches am Elektron-Positron-Collider BEPC-II des Instituts für Hochenergiephysik in Peking betrieben wird. Elektronen und Positronen werden mit BEPC-II in zwei separaten Speicherringen auf Schwerpunktsenergien im Bereich von 2,0 – 4,9 GeV beschleunigt und im Zentrum des BESIII-Experiments zur Kollision gebracht.
Weitere große Forschungsbereiche unserer Gruppe sind das KOALA- und das PANDA-Experiment, welche an dem zukünftigen Antiprotonen-Speicherring HESR des FAIR Beschleunigerzentrums in Darmstadt aufgebaut werden. An diesem Großexperiment werden in Zukunft unter anderem Präzisionsmessungen zu Charm-Mesonen sowie zu exotischen Teilchen durchgeführt werden.
Für die Experimente an KOALA und PANDA ist der Einsatz von Jet-Targets geplant, welche von unserer Arbeitsgruppe aufgebaut werden und an verschiedenen Standorten und Teilchenbeschleunigern getestet und optimiert wurden, wie beispielsweise am Kühlersynchrotron COSY in Jülich. Dort wurden wichtige Messungen in Verbindung mit den anderen am COSY eingebauten Komponenten durchgeführt, sodass das Cluster-Jet Target optimal am späteren PANDA-Experiment eingesetzt werden kann. Ein Prototyp für dieses Target wird gleichzeitig und bereits seit vielen Jahren an unserem Institut betrieben und für systematische Untersuchungen zur Clusterproduktion und neuen Diagnosetools verwendet.
Ein anderer Einsatzbereich der Jet-Targets ist das MAGIX-Experiment am zukünftigen Elektronenbeschleuniger MESA in Mainz. Hier werden mit unterschiedlichen gasförmigen Elementen überschallschnelle Gas-Jets und Filament-Targets erzeugt, mit welchen wichtige Forschungsschwerpunkte untersucht werden wie die Suche nach dunklen Photonen oder die hochpräzise Untersuchung des Radius von Protonen.
Neben der stetigen Optimierung und Forschung an Cluster- und Gas-Jet Targets entwickelt die AG Khoukaz auch Filament- und Droplettargets, welche als Alternative zu den zuvor genannten Targetformen genutzt werden können. Durch spezielle Techniken kommt es beim Droplettarget zu einem regelmäßigen und gleichförmigen Tröpfchenstrahl, wohingegen beim Filamenttarget ein ausgefrorener Faden aus z.B. Wasserstoff hergestellt wird, welcher dünner als ein menschliches Haar ist.