Die Teilchenphysik stellt die elementarste Beschreibung unserer Welt dar, die wir bisher kennen. Sie liefert erstaunlich präzise und richtige Vorhersagen, ist aber dennoch unvollständig.

Forschung in der Teilchenphysik ist Teamwork. Die Zusammenarbeit und der Austausch mit Kolleg/innen macht unsere Arbeit spannend. Direkt mitzuerleben und zu verstehen, wie sich unser Bild der Teilchenphysik und damit der elementaren Bausteine und Prozesse im Universum weiterentwickelt, finde ich faszinierend.

Ich bin gespannt, was sich bei der direkten Suche nach bisher unbekannten Teilchen (z. B. der dunklen Materie) ergibt, und ob die immer genauere Vermessung der Eigenschaften der bekannten elementaren Teilchen und fundamentalen Wechselwirkungen indirekte Hinweise auf bisher unbekannte Zusammenhänge liefert.

Besonders interessiere ich mich für die Untersuchung der Eigenschaften des Higgs-Bosons, des W-Bosons und des top-Quarks und ihren Zusammenhang in Modellen der Teilchenphysik.

Ich plane Untersuchungen zur Entwicklung neuer Messmethoden, um die Kopplungen von top-Quarks und die Eigenschaften von W-Bosonen am LHC zu messen. Mehr Informationen dazu wird es demnächst hier geben. Wenn Du Interesse daran für Deine Abschlussarbeit (B.Sc./M.Ed.) hast, bitte ich Dich darum, mich darauf anzusprechen.

Untersuchung des Higgs-Bosons mit dem ATLAS-Experiment:

• Für die Untersuchung des Higgs-Bosons mit dem ATLAS-Experiment haben wir uns in der Mainzer Arbeitsgruppe ETAP auf Ereignisse spezialisiert, in denen ein Higgs-Boson in zwei W-Bosonen zerfällt, die dann leptonisch weiterzerfallen. Vorteile sind leicht zu identifizierende Ereignisse und eine große Wahrscheinlichkeit für diesen Zerfall. Die Herausforderung besteht darin, auf die Eigenschaften des Higgs-Bosons zu schließen, obwohl die Ereignisse nicht vollständig rekonstruiert werden können, weil im Endzustand ein Neutrino und ein Antineutrino vorliegen, die im ATLAS-Detektor keine Signale hinterlassen.

Messung der Masse des top-Quarks mit dem DØ-Experiment:

• Zuvor habe ich beim DØ-Experiment am Proton-Antiproton-Collider Tevatron am Fermilab bei Chicago an der Messung der Masse des top-Quarks gearbeitet. Dafür haben Kollegen und ich die sogenannte Matrix-Element-Methode angewendet, um die kinematische Information aus jedem einzelnen gemessenen Ereignis optimal auszunutzen. Außerdem habe ich eine Methode entwickelt, um die Detektorantwort auf leichte Quarks und bottom-Quarks gleichzeitig mit der Messung der top-Quark-Masse zu bestimmen, um die systematischen Unsicherheiten zu reduzieren.

Vorbereitungen für die Experimente ATLAS und LHCb:

• Für das ATLAS-Experiment war ich an Tests von Myondetektoren mit Hilfe von Myonen aus der Höhenstrahlung beteiligt. Zuvor habe ich an Teststrahlexperimenten für den Vertex Locator und an Studien für die Triggeralgorithmen des LHCb-Experiments gearbeitet.

Elektroschwache Kopplungen "nicht ganz so schwerer" Quarks:

• Außerdem habe ich mich mit einer Messung der elektroschwachen Kopplungen von bottom- und charm-Quarks in Elektron-Positron-Kollisionen mit dem OPAL-Experiment am LEP-Beschleuniger beschäftigt.

Die Teilchenphysik und ihre Messmethoden zu erklären, macht mir Spaß, gerade weil es viele Phänomene gibt, die unserer Alltagserfahrung zwar widersprechen, ohne die sich aber kein vollständiges und konsistentes Bild der Natur ergibt, z. B. Teilchenerzeugung und -vernichtung, Teilchenumwandlung, oder die Tatsache, dass es wegen Interferenz bei Teilchenreaktionen unmöglich ist, ein einzelnes gemessenes Ereignis eindeutig einer Reaktion zuzuordnen.

Teilchenphysik für Studierende:

• Die Teilchenphysik ist Thema in meinen Vorlesungen "Struktur der Materie" ("Experimentalphysik 4") und "Gebietsübergreifende Konzepte und Anwendungen der Physik" in der Physik-Lehramtsausbildung. Weil ich ein intuitives Verständnis für wichtig halte, vermittle ich auch anschauliche Bilder zusätzlich zu den abstrakten Konzepten der Teilchenphysik.

Teilchenphysik für Schüler/innen:

• Seit seiner Gründung engagiere ich mich bei den Schülerprogrammen des deutschlandweiten Netzwerks Teilchenwelt. Im Exzellenzcluster Prisma+ an der Universität Mainz arbeite ich an Schülerprogrammen zur Physik: Unter anderem führe ich Teilchenphysik-Masterclasses durch, bei denen Schüler/innen in den Daten des ATLAS-Experiments Ereignisse identifizieren, die die Signatur des Zerfalls eines Higgs-Bosons in zwei W-Bosonen zeigen, und ich habe Projektarbeiten von Schüler/innen am CERN und Jugend Forscht-Arbeiten zur Teilchenphysik mitbetreut.