Detektoren des Large Hadron Colliders zeichnen erste Teilchenspuren bei 13 TeV auf LHC: Erste Daten von Rekord-Kollisionen - scinexx | Das Wissensmagazin
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Detektoren des Large Hadron Colliders zeichnen erste Teilchenspuren bei 13 TeV auf

LHC: Erste Daten von Rekord-Kollisionen

Die erste Kollision bei 13 TeV im CMS-Detektor des LHC © CERN

Jubel am LHC: Zum ersten Mal zeigen die vier großen Detektoren des Beschleunigers, wie Protonen bei der Rekordenergie von 13 Teraelektronenvolt kollidieren. Nach mehreren Testläufen in den letzten Wochen beginnt damit nun offiziell die zweite Laufzeit des größten Teilchenbeschleunigers der Welt.

09:30 Uhr heute morgen. Gespanntes Warten in den Kontrollzentren der vier großen Detektoren am LHC. Noch tut sich auf den Monitoren der dort wartenden Physiker wenig. Denn in den Strahlröhren des LHC werden die Protonen erst langsam auf ihr Zieltempo gebracht. Pakete von jeweils rund einer Billion Protonen werden mit rund 450 Gigaelektronenvolt (GeV) in den Beschleuniger eingespeist und erhalten nun durch die Magneten entlang des Rings stetig mehr Schub.

Entscheidender Test für die Detektoren

Das Ziel für heute: Die zwei gegenläufigen Protonenstrahlen auf knapp sieben Teraelektronenvolt (TeV) beschleunigen und dann an den vier Kollisionspunkten des Rings mit 13 TeV zusammenprallen lassen. Zum ersten Mal seit der rund zwei Jahre langen Umbaupause werden dann die vier Detektoren ATLAS, CMS, LHCb und ALICE wieder physikalische Daten aus dem Beschleuniger erhalten.

Gespanntes Warten im Kontrollzentrum des CMS © Mike Struik/ CERN

Für die Teams der vier Detektoren ist dies der ultimative Test. Denn in der Umbaupause wurden auch sie auseinandergenommen und durch neue Komponenten ergänzt. Dies sorgt dafür, dass die Detektoren die neue Vielzahl der Teichenspuren aufzeichnen können. Denn dank der höheren Energie werden mindestens doppelt so viele Kollisionen gleichzeitig auftreten.

Die ersten Kollisionen

10:20 Uhr: Die beiden Protonenstrahlen im Beschleuniger haben nun die Energie von 6,5 TeV erreicht. Jetzt beginnt das „Squeezing“: Die zuvor teilweise ungleich dicken Protonenpakete weren von den Magneten im Ring weiter zusammengepresst. Die Pakete werden dadurch auf nur noch 16 Mikrometer Dicke komprimiert – zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist rund 50 Mikrometer dick. Ist dies erreicht, werden die beiden gegenläufigen Strahlen an den vier Kollisionspunkten langsam immer weiter angenähert.

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Jubel im Kontrollzentrum und die ersten Teilchenspuren der Kollisionen.© CERN

10:40 Uhr: Es ist soweit – Applaus in allen Kontrollzentren des LHC. Denn in allen vier Detektoren kollidieren nun Protonen mit rund 13 TeV – und die Instrumente zeigen die dabei entstehenden Teilchen. „Das ist ein großer Moment“, sagt die künftige Generaldirektorin des CERN, Laura Gianotti. „Denn mit diesen Kollisionen dringen wir in neue Bereich der Physik vor.“ Von diesen Kollisionsdaten erhoffen sich die Teilchenphysiker neue Einblicke in den Aufbau der Materie und des Universums und – natürlich – neue, bisher unbekannte Teilchen.

(CERN, 03.06.2015 – NPO)

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