Der Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Forschungszentrum CERN wird heute ein weiteres wichtiges Etappenziel erreichen: Erstmals werden zwei Protonenstrahlen mit einer Energie von sieben Teraelektronenvolt (TeV) aufeinanderprallen – 3,5 TeV pro Strahl.
„Mit dieser hohen Energie gibt das CERN den Startschuss für das eigentliche Forschungsprogramm am LHC“, erklärt Professor Volker Büscher von der Universität Mainz. Noch nie wurden in einem Teilchenbeschleuniger so hohe Energien erzeugt. Geplant ist, die Maschine nun in den kommenden eineinhalb bis zwei Jahren mit sieben TeV zu betreiben, bevor dann der Übergang zu noch höheren Energien erfolgt. Von der Universität Mainz sind rund 50 Physiker an den Forschungen am LHC beteiligt.
Energie kontinuierlich erhöht
Der 27 Kilometer lange Beschleuniger in der Nähe von Genf ging nach einer anfänglichen Panne am 20. November 2009 wieder in Betrieb. Seitdem konnte die Energie kontinuierlich von 0,9 TeV auf 2,36 TeV erhöht werden. Damit stellte der LHC auch die bisherige Weltrekordmarke von 1,96 TeV, aufgestellt vom Tevatron bei Chicago, ein.
Mit sieben TeV wird die größte Maschine, die je gebaut wurde, in den nächsten Jahren Teilchen aufeinanderprallen lassen und die Zerfallsprodukte aufzeichnen und analysieren. Die große Hoffnung der beteiligten Wissenschaftler richtet sich unter anderem darauf, das Higgs-Teilchen zu finden und damit den fehlenden Baustein, um den Aufbau der Materie zu erklären.
Die Forscher der Arbeitsgruppe Experimentelle Teilchen- und Astroteilchenphysik (ETAP) der Uni Mainz sind besonders am ATLAS-Experiment beteiligt, einem der vier großen Experimente am LHC. ATLAS ist ein Detektor – 46 Meter lang, 25 Meter hoch und 25 Meter breit. Er wird die neuen Teilchen, die bei den Protonenkollisionen entstehen, feststellen und präzise vermessen.
Trigger als Herzstück des ATLAS-Detektors
Die Mainzer Team hat mit dem so genannten L1-Kalorimetertrigger ein zentrales Teil des Detektors entwickelt und gebaut. Der Trigger überprüft 40 Millionen Mal pro Sekunde, ob eine interessante Reaktion stattgefunden hat.
„Der Trigger ist also das Herzstück des Detektors“, sagt Professor Stefan Tapprogge. Während der gut einmonatigen Laufzeit im Jahr 2009 hat das Gerät über eine Million Teilchenkollisionen als interessant eingestuft, sodass sie aufgezeichnet wurden. Die ersten Analysen am ATLAS-Experiment erfolgten ebenfalls unter Beteiligung von Mainzer Wissenschaftlern und wurden am 16. März vorgestellt beziehungsweise zur Publikation eingereicht.
(idw – Universität Mainz, 30.03.2010 – DLO)
