GRK 3186:  Auf der Suche nach Hinweisen auf ein neues Standardmodell der Teilchenphysik

• Fachliche Zuordnung: Teilchen, Kerne und Felder
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556371633

Die Teilchenphysik befindet sich im Moment in einer spannenden und herausfordernden Situation: Einerseits beschreibt das Standardmodell der Teilchenphysik Messungen an Teilchenbeschleunigern sehr gut, andererseits gibt es viele vom Standardmodell unerklärte Phänomene. So erklärt es weder die Existenz Dunkler Materie noch die Materie-Antimaterie-Asymmetrie im Universum; der Mechanismus zur Erzeugung der Neutrinomassen bleibt unklar, und es bietet kein tieferes Verständnis für das vielfältige Spektrum der fundamentalen Teilchen; die fundamentalen Kräfte werden nur teilweise vereinheitlicht; und der Bereich der elektroschwachen Symmetriebrechung bleibt voller theoretischer Rätsel. Gegenwärtig gibt es eine Fülle von Ideen, wie diese Mängel durch Erweiterungen des Standardmodells zu einem neuen, umfassenderen Standardmodell behoben werden könnten. Da es aktuell aber keinen klaren Hinweis darauf gibt, welche dieser Ideen für Physik jenseits des Standardmodells in der Natur tatsächlich realisiert sind, ist ein vielfältiges Forschungsprogramm erforderlich, um Hinweise auf das „neue Standardmodell“ zu finden, das den Erfolg des etablierten Standardmodells beibehält, aber auch zumindest einige der oben genannten ungeklärten Rätsel löst. Das Forschungsprogramm dieses Graduiertenkollegs beinhaltet vier Forschungsbereiche, die eng miteinander verknüpft sind: Erforschung des Higgs-Sektors, Präzisionsphysik mit Standardmodellteilchen, Suche nach Dunkler Materie, neuen Teilchen und Strukturen, sowie Technologieentwicklung. Diese Forschungsbereiche umfassen Projekte aus den Bereichen Hochenergie-Collider-Physik, Flavour-Physik, direkte Suchen nach Dunkler Materie und Low-Background-Physik sowie Beamdump-Experimente und beinhalten sowohl experimentelle Aktivitäten als auch Theorie-Arbeiten mit Präzisionsberechnungen im Standardmodell und seinen Erweiterungen sowie phänomenologische Studien. Im Bereich der Technologieentwicklung werden sowohl Detektoren als auch föderierte Computerinfrastrukturen und Analysetechniken entwickelt. Im Rahmen des Graduiertenkollegs, das den Austausch zwischen den Teilbereichen fördert und so Synergieeffekte ermöglicht, wird eine breit angelegte Suche nach Hinweisen auf ein neues Standardmodell durchgeführt. Auf der Basis der einzigartigen, synergetischen Struktur unseres Forschungsprogramms baut ein Qualifizierungskonzept für die Promovierenden auf, das sowohl ihre wissenschaftlichen Kenntnisse erweitert als auch ihre Expertise bezüglich in ihrem Forschungsprojekt angewandter Methoden und Techniken vertieft. Die Entwicklung ihrer Karrieren und der Erwerb von Berufskompetenzen werden aktiv unterstützt und soziale Kompetenzen gestärkt. Das Qualifizierungskonzept regt zum Austausch unter den Promovierenden an, was einerseits vorteilhaft für das geplante Forschungsprogramm ist, aber andererseits auch zu einer außerordentlich lohnenden Erfahrung der Promovierenden im unterstützenden Umfeld der Universität führt.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
• Sprecherin: Professorin Dr. Heidi A. Rzehak
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Simone Biondini; Professor Dr. Stefan Dittmaier; Dr. Evelina Gersabeck; Professor Dr. Marco Gersabeck; Professor Dr. Karl Jakobs; Professor Dr. Brian Moser; Dr. Ulrich Parzefall; Professor Dr. Markus Schumacher; Professor Dr. Marc Schumann