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Teilchenschleuder

Zwei Bauteile des LHC vor der Vereinigung

Teilchenschleuder © CERN, Maximilien Brice

Es war ein wichtiger Moment, als am 17. Februar 2006 sich Dutzende von Physikern und Ingenieuren des Forschungszentrums CERN in der Schweiz versammelten, um Zeuge eines Meilensteins im Bau des neuen Teilchenbeschleunigers LHC (Large Hadron Collider) zu werden. In diesem dann leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger weltweit sollen ab 2007 Kollisionen von Protonen, aber auch Schwerionen, wertvolle Hinweise auf die Struktur und Zusammensetzung der Materie liefern. Im Februar 2006 wurden zwei entscheidende Bauteile des ATLAS-Detektors am LHC erstmals miteinander verbunden.

ATLAS („A Toroidal LHC AparatuS“) ist einer der Haupt-Teilchendetektoren am LHC. Mit 45 Metern Länge, 7.000 Tonnen Gewicht und einem Durchmesser von 22 Metern ist der Name ATLAS mehr als angemessen. Teilchenphysiker erhoffen sich von diesem zylindrischen Koloss unter anderem den ersten Nachweis des so genannten „Higgs-Bosons“, einem bisher nur postulierten Teilchen, dass für die Masse von Materie eine wichtige Rolle spielt. Am ATLAS-Experiment sollen etwa 1.870 Forscher aus 150 Instituten weltweit teilnehmen.

Wie die Schalen einer Zwiebel bilden drei Unterdetektoren den inneren Detektor von ATLAS. Ganz außen liegt der röhrenförmige Übergangsstrahlungsspurdetektor (engl. TRT, Transition Radiation Tracker), innen fügt sich in ihn der ebenfalls hohle Silizium-Streifendetektor SCT an und ganz innen liegt der ATLAS-Pixeldetektor. Die beiden äußeren, SCT und TRT wurden Anfang 2006 bereits vorsichtig zusammengefügt, der dritte fehlt noch.

Der TRT kann eine Spur aus 30 Punkten pro durchgehendem ionisierenden Teilchen registrieren. Aus der Krümmung der Flugbahn des geladenen Teilchens können Physiker auf bestimmte Eigenschaften des Teilchens, wie beispielsweise die Ladung, schließen. Auch die Unterscheidung zwischen Elektronen und Hadronen (Protonen und Neutronen) ist so möglich. Der SCT liefert weitere drei bis neun Spurpunkte für ein durchgehendes ionisierendes Teilchen. Die höchste Auflösung erreicht der ATLAS-Pixeldetektor, der als Innerster der drei Detektoren nur 50,5 mm vom Punkt der Kollision entfernt ist.

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