Zur Laborausstattung von Prof. Saskia Kraft-Bermuth und ihrem Wissenschaftlichen Mitarbeiter Willy Dzukam gehört ein Kryostat, der die die Detektoren auf ein Hundertstelgrad über dem absoluten Nullpunkt herunterkühlt. Diese niedrige Temperatur ist notwendig, um die geforderte hohe Präzision in der Energiedetektion zu erreichen. Die Technische Hochschule Mittelhessen erhält 245.000 Euro zur Weiterentwicklung eines Mikrokalorimeters zu einem hochpräzisen Messgerät für die Atomphysik. Die Mittel stammen aus dem Programm „Erforschung von Universum und Materie“ (ErUM), mit dem das Bundesministerium für Bildung und Forschung die Gewinnung naturwissenschaftlicher Grundlagenerkenntnisse fördert. Projektleiterin ist Prof. Dr. Saskia Kraft-Bermuth vom Gießener Institut für Medizinische Physik und Strahlenschutz. Das Projekt ist eingebettet in den ErUM-Forschungschwerpunkt T05. Der Förderzeitraum beträgt drei Jahre. 

Das Messgerät soll in verschiedenen Experimenten am Forschungszentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) zum Einsatz kommen. Diese internationale Teilchenbeschleunigeranlage zur Forschung mit Antiprotonen und Ionen entsteht zurzeit für mehr als drei Milliarden Euro in Darmstadt und wird vom Bund und europäischen und außereuropäischen Partnern getragen. Sie soll neue Einblicke in die Struktur der Materie und die Entwicklung des Universums möglich machen.

Kraft-Bermuth befasst sich im Rahmen der FAIR-Forschungssäule APPA (Atom-, Plasma-Physik und Anwendungen) mit der hochpräzisen Röntgenspektroskopie an hochgeladenen schweren Ionen. Dabei geht es um die Erforschung der Quantenelektrodynamik in extremen Feldern und die Bestimmung fundamentaler Atomkerndaten. Die Genauigkeit dieser Experimente ist durch die Energieauflösung der verwendeten Röntgendetektoren limitiert. Deshalb werden für die Detektion von Röntgenstrahlen hochauflösende metallische magnetische Mikrokalorimeter benötigt. Kalorimeter sind Geräte zur Messung der Wärmemenge, die bei Prozessen freigesetzt wird. Kraft-Bermuths Vorhaben hat das Ziel, ein solches Gerät, das aus einer Gruppe von maximal ein Quadratmillimeter großen Bauelementen besteht, für den Einsatz an einem transversalen Elektronentarget zu optimieren. Dieses Target wird derzeit an der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) entwickelt und soll an einem Schwerionenspeicherring am Forschungszentrum FAIR eingesetzt werden. Ein solches Target macht Experimente mit hoher kinematischer Auflösung möglich. Um dabei hochpräzise Ergebnisse zu bekommen, muss auch der Röntgendetektor eine hohe Energieauflösung erreichen.

„Die höchst präzise Vermessung von Röntgenstrahlung, die hochgeladene Ionen aussenden, liefert Informationen über Details des Atomaufbaus. Diese Details wiederum sind von Interesse für das Verständnis vieler Prozesse, zum Beispiel in der Erdatmosphäre, in fernen Sternen, oder in Fusionsreaktoren, die irgendwann einmal den Energiebedarf der Menschheit decken könnten,“ erläutert Kraft-Bermuth.

Neben der JLU gehören unter anderem Forschergruppen der Universität Heidelberg, der Universität Jena und des GSI Helmholtzzentrums in Darmstadt zu den Kooperationspartnern der Gruppe um Kraft-Bermuth.