Gruppenforschungsseminar zu neuen Materialien für die Suche nach seltenen Ereignissen

12. Februar 2026

Foto: UHH

Im Rahmen des Seminarsprogramms der Gruppe hielt Dr. Dimitra Spathara ein aufschlussreiches Forschungsseminar über die Entwicklung fortschrittlicher Materialien für Experimente der nächsten Generation in der Physik der seltenen Ereignisse. Ihr Vortrag konzentrierte sich auf die entscheidende Rolle ultra-reiner Materialien bei der Suche nach dunkler Materie und bei Bemühungen, die grundlegende Natur der Neutrinos zu erfassen.

Experimente, die darauf abzielen, dunkle Materie direkt nachzuweisen oder die Eigenschaften von Neutrinos zu untersuchen, erfordern eine beispiellose Empfindlichkeit. Selbst geringe Mengen radioaktiver Kontamination in Detektorkomponenten können die äußerst seltenen Signale, die Forscher beobachten möchten, verschleiern. Aus diesem Grund ist elektroformiertes Kupfer, das für seine außergewöhnliche Radiopräzision bekannt ist, zu einem bevorzugten Material in Experimenten mit niedriger Hintergrundstrahlung geworden. Obwohl es sehr rein ist, leidet elektroformiertes Kupfer jedoch unter begrenzter mechanischer Festigkeit und Duktilität, was seine Verwendung in großmaßstäblichen oder Hochdruck-Detektorsystemen einschränkt.

Dr. Spathara stellte eine Materialgestaltungstrategie vor, um diese Einschränkungen durch die Entwicklung von hochfesten, radiopuren kupferbasierten Legierungen, insbesondere Cu-Cr und Cu-Cr-Ti-Systeme, zu überwinden. Durch die Kombination fortschrittlicher Elektrolyseverfahren mit rechnergestützter Thermodynamik, insbesondere CALPHAD-basierter Modellierung, ermöglicht ihr Ansatz eine prädiktive Optimierung der Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlung. Diese integrierte Methode erlaubt es Forschern, Radiopräzision, mechanische Leistung und Herstellbarkeit effektiver zu balancieren als herkömmliche Trial-and-Error-Methoden.

Das Seminar zeigte auf, wie Innovationen im Bereich der Materialien direkt die Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit von Experimenten für dunkle Materie und Neutrinoforschung der nächsten Generation verbessern können, und demonstrierte die kraftvolle Verbindung zwischen Materialwissenschaft und grundlegender physikalischer Forschung.