Schweizer Wissenschaftspreis Latsis 2023

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Schweizer Wissenschaftspreis Latsis 2023

Die Gewinnerin des Schweizer Wissenschaftspreises Latsis 2023, die Physikerin Lesya Shchutska, Professorin an der EPFL, ebnet den Weg zur Entdeckung bisher unbekannter Teilchen.

"Ich bin sehr erfreut, den Latsis-Preis zu erhalten. Lesya Shchutska, Professorin an der EPFL, hat zweifellos einen bescheidenen Erfolg. Sie ist aber auch realistisch: "Seit der Bestätigung der Existenz des Higgs-Bosons im Jahr 2012 gibt es in der Teilchenphysik kaum noch eine Theorie, die man überprüfen kann", sagt sie.

Die Wissenschaftler erwarten in der Tat keine großen Entdeckungen. Das Standardmodell wurde vor etwa 50 Jahren formuliert und fasst alle Entdeckungen der Teilchenphysik zusammen. Es funktioniert gut mit seinen 17 Elementarteilchen, die die gewöhnliche Materie erklären, darunter das Higgs-Boson, das als letztes enthüllt wurde. Aber auch dieses Modell weist einige Lücken auf, die die Physiker und Physikerinnen zu schließen versuchen. "Wir versuchen, das Standardmodell dort zu ergänzen, wo es bestimmte Beobachtungen oder Phänomene nicht erklären kann, z. B. die Dunkle Materie", erklärt Lesya Shchutska.

Die 37-jährige Forscherin arbeitet mit ihrem Team und ihren Kollegen an zahlreichen Instituten auf der ganzen Welt daran. Und für ihre brillanten Arbeiten auf dem Gebiet der "neuen Physik" und insbesondere der Suche nach Teilchen, die das Standardmodell erweitern, wird sie vom Schweizerischen Nationalfonds mit dem Schweizer Wissenschaftspreis Latsis 2023 ausgezeichnet.

Die Internationale Physikolympiade als Ausgangspunkt

Seit sie denken kann, hatte Lesya Shchutska ein starkes Interesse an Physik, das von ihrem Vater, einem Ingenieur, gefördert wurde, der ihr wissenschaftliche Bücher schenkte, um ihre Neugier zu befriedigen. Mit 16 Jahren trat die junge Ukrainerin dem Nationalteam bei der Internationalen Physikolympiade in Indonesien bei, wo sie die Bronzemedaille gewann. Diese Auszeichnung öffnete ihr die Türen des renommierten Moscow Institute of Physics and Technology, das im Bereich der Physik einen hervorragenden Ruf genießt. Der Beginn einer steilen Karriere.

Einige Jahre später berichtet sie von ihrem Büro im sechsten Stock der EPFL aus ausführlich über die Forschung, die sie heute betreibt. Alles beruht auf Kollisionen bekannter Teilchen, die unter besonderen Bedingungen, z. B. bei hohen Energien, neue Teilchen hervorbringen können. Diese könnten dann nachgewiesen werden. Zu diesem Zweck entwickelt die Wissenschaftlerin Experimente, misst, berechnet, analysiert Daten, stellt sich etwas vor, überprüft es - und fängt wieder von vorne an.

Ein Schwächling für schwere Neutrinos

Die Wissenschaftlerin verfügt über zahlreiche Daten, die sie aus Experimenten mit Kollisionen zwischen Teilchen, insbesondere zwischen Protonen, analysieren muss. Zu diesem Zweck arbeitet sie mit einigen Experimenten am CERN in Genf zusammen und versucht insbesondere, die Existenz schwerer Neutrinos dort zu überprüfen, wo das Standardmodell nur die Existenz von Neutrinos mit geringer Masse vorsieht. Die Theorie der Existenz schwerer Neutrinos wurde von Professor Mikhail Shaposhnikov von der EPFL formuliert, um das Standardmodell mit einigen unerklärten Phänomenen wie der Natur der dunklen Materie in Einklang zu bringen. "Ich habe eine Schwäche für diese Theorie", gesteht die Forscherin. Denn wenn man die Existenz schwerer Neutrinos nachweist, braucht man nichts anderes mehr, um die Grenzen des Standardmodells zu erklären." Doch diese Teilchen, falls sie überhaupt existieren, sind extrem schwer nachzuweisen, da sie nur sehr schwach mit den bekannten Teilchen wechselwirken.

Die Physikerin hat es zwar noch nicht in die Finger bekommen, aber sie gibt die Hoffnung nicht auf und erforscht unermüdlich neue Wege. Sie ist eine der treibenden Kräfte hinter der Entwicklung des Neutrinodetektors am CERN im Rahmen eines kürzlich durchgeführten Experiments. Sie könnte auch bald mit noch leistungsfähigeren Werkzeugen rechnen, die in der Lage sind, die derzeitigen Grenzen der Forschung zu erweitern. "In einigen Jahren sollten wir in der Lage sein, 5- bis 10-mal so viele Kollisionen durchzuführen", schwärmt sie.

Das Ende einer fast zehnjährigen Hoffnung

An der EPFL arbeitet Lesya Shchutska auch mit anderen Wissenschaftlern in CERN-Experimenten zusammen, um sehr genaue Messungen von seltenen Zerfällen bekannter schwerer Teilchen durchzuführen. Die Ergebnisse dieser Zerfälle könnten, wenn sie zu weit von den Erwartungen des Standardmodells abweichen, auch die Existenz einer neuen Physik enthüllen. Dies glaubten mehrere Wissenschaftler, die seit 2014 Abweichungen von den theoretischen Vorhersagen gemessen und diese als mögliches Vorhandensein einer neuen Kraft interpretiert haben, die zwei Arten von Teilchen koppelt. Vor kurzem dämpfte die Forscherin jedoch die Hoffnungen der Wissenschaft, indem sie nachwies, dass die gemessenen Abweichungen tatsächlich den im Standardmodell erwarteten Abweichungen entsprachen.

Was wäre, wenn sie selbst nie eine entscheidende Entdeckung machen würde? "Das ist in der Tat eine Möglichkeit. Auf jeden Fall können wir mit unseren Experimenten bereits einige Hypothesen ausschließen, was auch ein Beitrag zum Fortschritt der Wissenschaft ist. Unsere Forschung findet auch andere Anwendungen, z. B. im medizinischen Bereich oder bei der Datenanalyse."

Kurze Biografie

Lesya Shchutska wurde im Dezember 1985 in der Ukraine geboren, wo sie auch ihre Schulausbildung absolvierte. Sie machte ihren Bachelor- und Masterabschluss in Teilchenphysik am Moscow Institute of Physics and Technology, bevor sie ihre Doktorarbeit an der EPFL fortsetzte, die sie 2012 abschloss. Während dieser Jahre entwickelte sie einen Detektor für einen Stratosphärenballon zur Messung der kosmischen Strahlung. Ihr Ziel war es, zu verstehen, warum sie im Übermaß gemessen wurde. Eine mögliche Erklärung wäre die Existenz von dunkler Materie. "Wir konnten dies damals nicht beantworten und selbst heute gibt es keinen Konsens über die Ursache dieses Überschusses."

Lesya Shchutska absolviert anschließend ein Postdoc am CERN in der Gruppe der University of Florida. Danach erhält sie einen ERC Grant, dank dem sie Assistenzprofessorin an der ETH Zürich wird. Seit 2019 ist sie Tenure-Track-Assistenzprofessorin am Institut für Physik der EPFL und zudem Mutter von zwei kleinen Kindern. Eine Verantwortung, die sie sich mit ihrem Mann teilt, einem russischen Physiker, der ebenfalls am CERN arbeitet.

Schweizer Wissenschaftspreis Latsis

Der Schweizer Latsis-Wissenschaftspreis wird seit 1983 jährlich vom SNF im Auftrag der Latsis International Foundation, einer 1975 gegründeten gemeinnützigen, nicht gewinnorientierten Institution mit Sitz in Genf, verliehen. Er wird an eine/n Wissenschaftler/in unter 40 Jahren verliehen, die/der in der Schweiz arbeitet. Der Preis ist mit 100.000 Franken dotiert und zählt zu den renommiertesten wissenschaftlichen Auszeichnungen.

Die Preisverleihung (zusammen mit dem Marcel-Benoist-Preis) findet am 30. Oktober 2023 in Bern statt.