Suche nach neuen Hadronen und Hadronenspektroskopie mit BESIII und PANDA

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Wiedner
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449164809

Dieses Projekt ermöglicht die Zusammenarbeit chinesischer und deutscher Gruppen auf dem Feld der Hadronenphysik. Das BESIII-Experiment ist gegenwärtig eines der erfolgreichsten Experimente in der Hadronenphysik. Seine Resultate, wie die sorgfältige Untersuchung, neuer, komplett unerwarteter Teilchen, sind für das Verständnis der starken Wechselwirkung von sehr großer Wichtigkeit. Da gerade ein Energie- und Luminositätsupgrade stattgefunden hat, werden die nächsten Jahre besonders wertvolle Resultate liefern. Dieser Antrag ist deswegen als eine Fortsetzung der in 2021 zu beendenden FG2359 mit einer neuen Zielsetzung in Richtung der neuen Daten zu sehen. Gleichzeitig muss man realisieren, dass nicht alle Fragen der starken Wechselwirkung mit BESIII beantwortet werden können. Deshalb dient die Zusammenarbeit auch als Physikvorbereitung des kommenden PANDA-Experiments bei FAIR, an dem beide Gruppen beteiligt sind. PANDA wird Hadronenphysik mit einem weltweit einzigartigen Antiprotonenstrahl studieren und ergänzt damit die Elektron-Positron-Daten von BESIII. Die RUB-Gruppe erhält für PANDA Unterstützung für den Detektoraufbau vom BMBF, aber nicht für die Physikvorbereitung. Die Untersuchung von Hadronen in unterschiedlichen Produktionsprozessen verspricht extrem interessante Einblicke in deren zugrunde liegende Natur. In den nächsten Jahren werden wir uns in der Datenanalyse auf die Untersuchung sogenannter QCD-Exoten in BESIII-Daten konzentrieren. Die Kombination der chinesischen Gruppen, unter Führung des Instituts für Hochenergiephysik (IHEP), mit der RUB-Gruppe ist extrem vielversprechend. Da BESIII am IHEP betrieben wird, ist ein beständiger Fluss von Daten und Information durch die Zusammenarbeit gesichert, wodurch gleichzeitig eine effektive Datennahme und Analyse in der Zielsetzung dieses Antrags gewährleistet ist. Die langjährige Erfahrung der beteiligten Gruppen in der Hadronenphysik ergänzen sich hervorragend. Analysepakete wie das Partialwellenanalysepaket PAWIAN an der RUB oder GPU-basierte PWA am IHEP werden verglichen und auf Effizienz und Qualität getrimmt. Techniken zur Rekonstruktion von Teilchen in elektromagnetischen Kalorimetern (EMC) werden unter Ausnutzung künstlicher Intelligenz in BESIII getestet und für PANDA adaptiert. Die RUB-Gruppe ist hierbei eine der Schlüsselgruppen für den Hardwareaufbau des EMC in PANDA und die chinesischen Gruppen starke Partner in dessen Auslese und der damit verbundenen Offline-Software. Beide PIs, Prof. Xiaoyan Shen und Prof. Ulrich Wiedner haben große Erfahrung aus vorherigen Hadronenphysik-Experimenten und zwei der Schlüsselmitarbeiter von chinesischer und deutscher Seite haben bereits Erfahrung als Leiter der leichten Hadronenphysik-Gruppe in BESIII.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr. Fritz-Herbert Heinsius
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Xiaoyan Shen