Prof. Dr. Markus Cristinziani ist als Elementarteilchenphysiker neu an der Universität Siegen

(wS/red) Siegen 08.04.2021 | Fasziniert vom Top-Quark

Der Physiker Prof. Dr. Markus Cristinziani kennt die Reaktion: Er erzählt von seinem Forschungsfeld, der Elementarteilchenphysik, und alle nicken interessiert. Atome, Elektronen, Atomkern. Ja, bis dahin folgen ihm auch die, die die naturwissenschaftlichen Fächer seit der Schulzeit aus den Augen verloren haben. Aber dann taucht Cristinziani eigentlich erst in „seine Welt“ ein. Die Welt des Allerkleinsten. Die Suche nach den Bausteinen, jenseits sichtbarer Materie: den Quarks, den Leptonen und Bosonen, bei denen die Vorstellungskraft endet und vom Denken in Modellen übernommen wird.

In diesem Bereich wird es für Cristinziani erst richtig spannend. Der Physiker, der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Heisenberg-Programms für herausragende Wissenschaftler gefördert wird, lehrt und forscht an der Universität Siegen. Er hat zum Sommersemester in der Experimentalphysik die Nachfolge von Prof. Dr. Peter Buchholz angetreten, der emeritiert wurde, also in Ruhestand gegangen ist. An der Universität Siegen gibt es mit dem Center for Particle Physics einen Schwerpunkt in der Teilchenphysik. Cristinziani freut sich auf die Zusammenarbeit und hochkarätige Forschungsergebnisse.

In der Welt der kleinsten Teilchen gilt Cristinzianis Forschungsinteresse vor allem dem Top-Quark, dem schwersten und zuletzt gefundenen Quark.

Der Physiker war bisher an der Universität Bonn tätig. Sein Forschungsinteresse gilt in der Teilchenphysik insbesondere dem Top-Quark. „Das Top-Quark ist das schwerste der sechs Quarks, also der kleinsten Teilchen des Atomkerns, und es wurde zuletzt entdeckt“, erklärt Cristinziani. Ein Top-Quark ist so schwer wie ein Goldatom und das ist in der Welt der kleinsten Teilchen schon ein außerordentlich hohes Gewicht. Um Top-Quarks zu untersuchen, müssen diese aber erst in hochenergetischen Teilchenkollisionen erzeugt werden. Das geschieht weltweit nur am Teilchenbeschleuniger am CERN in Genf, wo Cristinziani sich bereits intensiv mit Kopplung und Zerfällen von Top-Quarks beschäftigt hat.

„Ein Top-Quark – soviel wissen wir – ist positiv geladen und steht deshalb in elektromagnetischen Wechselwirkungen“, sagt der Wissenschaftler. Es hat eine enorm kurze Lebensdauer. Kurz heißt in diesem Fall: 4,2 x 10−25 Sekunden. Eine Angabe, die den einen fasziniert, den anderen ratlos zurücklässt. Für Cristinziani gibt es nur die Faszination. „Das Beobachtbare mit dem Standardmodell abzugleichen oder eine ganz neue Theorie zu denken, ist für die Elementarteilchenphysiker die große Aufgabe“, so Cristinziani. Es gilt, die Eigenschaften des Top-Quarks mit Messungen in größtmöglicher Präzision durchzuführen, um sie mit theoretischen Vorhersagen vergleichen zu können. „Solche Messungen sind sehr schwierig, da die interessanten Reaktionen extrem selten passieren“. Dafür werden unter anderem Algorithmen entwickelt, die auf künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen basieren.

Die Frage, die Cristinziani schon seit Beginn des Studiums antreibt: „Wie funktioniert das Universum?“ Er möchte das ganz Große im Allerkleinsten verstehen. Dabei schätzt er besonders die Zusammenarbeit am CERN mit Mitgliedern aus aller Welt. Und er hofft, dass er mit seiner Begeisterung nicht nur seine Studierenden anstecken kann, sondern auch Schülerinnen und Schüler erreicht, die sich für die Physik und ein Studium an der Universität Siegen interessieren.

Zur Person

Markus Cristinziani (48) wurde in Bocholt geboren, wuchs aber in Italien auf und studierte zuerst in Mailand später dann über das Erasmus Programm in Marburg Physik. Die Promotion absolvierte er in der Schweiz. Er arbeitete unter anderen an den Universitäten in Berkeley und Stanford in den USA. 2005 wechselte er an die Universität Bonn und habilitierte 2017. Er war am Bau des ATLAS-Pixeldetektors für den Large Hadron Collider (LHC) des Teilchenforschungszentrums CERN beteiligt und wurde mehrfach ausgezeichnet, unter anderem mit einem Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) und im Emmy-Noether-Programm der DFG. 2019 wurde er in das Heisenberg-Programm der DFG aufgenommen. An der Universität Siegen wird er seine Expertise unter anderem im BMBF-Forschungsschwerpunkt Physik bei höchsten Energien am Large Hadron Collider einbringen.

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