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CMS: Riesenmagnet auf Myonsuche

Myonen als Indizien für das Higgs-Boson

Auch das CMS-Experiment ist, wie ATLAS, Teil der Suche nach dem „Gottesteilchen“. Dafür nutzt es jedoch andere technische Herangehensweisen. Außerdem soll dieser Detektor auch bei der Suche nach Extra-Dimensionen und der Erforschung der Dunklen Materie helfen.

Schematischer Aufbau des CMS-Detektors © CERN

Der Name „Compact Muon Solenoid“ gibt bereits erste Hinweise auf das Innenleben des aus 100 Millionen Einzelteilen bestehenden Detektors: Denn das ganze Instrument ist im Prinzip um eine riesige Magnetspule, den Solenoiden, konstruiert. Die zylindrische Spule aus supraleitendem Kabel erzeugt ein Magnetfeld von vier Tesla, und damit dem Zehntausendfachen des Erdmagnetfelds. Damit ist der CMS der weltweit größte supraleitende Magnet dieser Art. Die Energie in seinem Magnetfeld würde ausreichen, um 18 Tonnen Gold zu schmelzen.

Myonen als entscheidendes Indiz

Kontrolliert wird diese gewaltige Kraft durch ein stählernes Eisenjoch, das die Magnetfeldlinien schließt und das Feld so begrenzt. In ihm wurde genauso viel Stahl verbaut wie im Eiffelturm in Paris. In das Joch integriert sind die Myonkammern, das vielleicht wichtigste Nachweisinstrument des CMS. Denn die negativ geladenen Myonen entstehen unter anderem beim Zerfall des Higgs-Bosons. Sie gehören in die gleiche „Familie“ von Elementarteilchen wie die Elektronen, besitzen aber fast die 200fache Masse.

Der ausgefahrene CMS-Detektor, bevor er in die Tiefe herabgelassen wurde. © CERN

Aneinandergelegt würden die gasgefüllten Myonkammern des Detektors eine Fläche von insgesamt 18.000 Quadratmetern bedecken. Passiert ein Myon eine dieser Kammern, ionisiert es das Kammergas und löst damit ein elektrisches Signal aus. Aus den Signalen mehrerer durchflogener Kammern ergibt sich dann der Weg des Myons. Immerhin bis auf 0,2 Millimeter genau kann seine Position damit bestimmt werden.

Ähnlich wie bei ATLAS wäre auch beim CMS die Datenmenge wegen der hohen Kollisionsfrequenz des LHC viel zu groß. Daher erledigt auch hier ein „Trigger-System“ die Vorauswahl. Dennoch wird der Detektor pro Jahr gigantische 50.000 Terabyte an Daten liefern. Ausgewertet werden können diese Mengen nur mithilfe des Grid, des weltweit verteilten Computernetzwerks.

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CMS in Zahlen

  • Abmessungen: Höhe 15 Meter, Länge 21 Meter
  • Gewicht: 12.500 Tonnen
  • Form: Tonne mit Endkappen
  • Lage: nahe dem Ort Cessy in Frankreich
  • Beteiligt am Experiment sind mehr als 2.000 Wissenschaftler von 155 Forschungseinrichtungen aus 37 Ländern
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Stand: 05.09.2008

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

LHC: Ein Riese erwacht
Startschuss für den größten Teilchenbeschleuniger der Welt

Fakten und Rekorde
Das Wichtigste zum LHC in Kürze

Ein Teilchenbeschleuniger als Superstar
Was macht den LHC Besonders?

Protonen im Schleudergang
Wie funktioniert der LHC?

Gottesteilchen und Dunkle Materie
Wozu das LHC?

Urknall, Antimaterie und Extradimensionen
Weitere Grundfragen für das LHC

Ring frei für den Weltuntergang?
Der LHC und die Sicherheit

ATLAS: das „Gottesteilchen-Experiment“
Der Detektor für das Higgs-Boson

CMS: Riesenmagnet auf Myonsuche
Myonen als Indizien für das Higgs-Boson

ALICE: zurück zum Urknall
Blick ins Quark-Gluon-Plasma

LHCb: Die Schönheit der Antimaterie
Dem „beauty“-Quark auf der Spur

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