ATLAS @ CERN: Streuung von Quarks bei höchsten Energien
Das ATLAS Experiment am LHC Beschleuniger in Genf untersucht grundlegende Fragen der Elementarteilchenphysik, insbesondere den Ursprung der Masse, die Natur der dunklen Materie im Universum und die Grenzen des Standardmodells der Teilchenphysik.
Die Gießener Arbeitsgruppe
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ist Mitglied der ATLAS-Kollaboration Die bislang wichtigste Entdeckung von ATLAS war der Nachweis des Higgs Teilchens mit einer Masse von 125 GeV/c2. M. Düren und H. Stenzel haben den Versuch unternommen, dieses zentrale Element der Elementarteilchenforschung allgemeinverständlich zu erklären: Das Higgs-Teilchen und der Rest der Welt |
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ATLAS-ALFA: Ein Präzisionsdetektor zur Messung gestreuter Protonen höchster Energie
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Im Jahr 2006 hat sich unsere Arbeitsgruppe am II. Physikalischen Institut der ATLAS-Kollaboration am CERN angeschlossen. Eine Kernaufgabe bestand darin, die Detektoren für das ALFA Projekt Einer der insgesamt zehn ALFA-Detektoren ist links in der Abbildung gezeigt. Auffällig sind die zahlreichen Fasern, die zum einen als Nachweismedium für den Durchgang von geladenen Teilchen dienen und zum anderen das bei diesem Durchgang entstehende Lichtsignal weiter transportieren, ähnlich wie beim Informationstransport in optischen Fasern. Aus der Kombination der Fasern, die beim Durchgang von Protonen aus Kollisionen am LHC angesprochen haben, lässt sich sehr genau die Flugbahn der Protonen bestimmen. Dazu war es jedoch nötig, beim Bau des Detektors die Fasern mit größter Präzision auszurichten, wozu die mechanische Werkstatt der Physikalischen Institute in Gießen aufwendige Vorrichtungen hergestellt hatte. Schlussendlich wurde eine Präzision in der Faserausrichtung von 0.03 mm erreicht, die den Anforderungen des Experimentes mehr als genügen. |
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© 2010 Sune Jakobsen |
© 2010 Sune Jakobsen |
| In Gießen produzierter ALFA Detektor. Der Detektor besteht aus 1500 szintillierenden Fasern die beim Durchflug von geladenen Teilchen Lichtblitze erzeugen, welche dann von empfindlichen Photodetektoren registriert werden. | Im Abstand von 240 m vom Kollisionspunkt verlaufen hier im LHC Tunnel die beiden Protonenstrahlen in zwei getrennten Vakuumröhren. Das ALFA-Detektorsystem im LHC ist direkt an die Strahlröhre angeschlossen, um in unmittelbarer Nähe zum Strahl Daten aufzuzeichnen. |
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Der Detektorbau konnte 2010 abgeschlossen werden, und im selben Jahr wurde der Detektor – nach umfangreichen Tests – in den LHC eingebaut (siehe Foto). Das Detektorsystem hat zwei Besonderheiten: Es kann bis auf wenige Millimeter an den LHC-Protonenstrahl herangefahren werden und hat damit einen kleineren Abstand vom Strahl als jeder andere ATLAS-Detektor. Gleichzeitig befinden sich die Detektoren 240 m stromabwärts vom Wechselwirkungspunkt und sind damit sehr weit von den anderen ATLAS-Detektoren entfernt. Dadurch können Protonen gemessen werden, die den Wechselwirkungspunkt unter einem winzigen Streuwinkel von etwa 0.03° verlassen. Solche kleinen Streuwinkel entstehen bei der elastischen Streuung und bei der so genannten diffraktiven Streuung, deren Messung zur Bestimmung der Luminosität und anderer fundamentaler Parameter das Ziel von ALFA ist. Der ALFA-Detektor konnte im Jahre 2011 den Betrieb aufnehmen und hat seitdem schon zwei wichtige Messungen geliefert: die Messung des totalen und des elastischen Wirkungsquerschnittes von Protonen bei höchsten Energien. Ermöglicht wurde die Arbeit der Gießener Gruppe im ATLAS Experiment durch die Forschungsförderung des BMBF im Rahmenprogramm ErUM: "Erforschung von Universum und Materie" |
ATLAS-ALFA general meeting in Giessen
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Forschung ist internationale Teamarbeit. |
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| Teilnehmer des von Dr. Hasko Stenzel organisierten ATLAS-ALFA Meetings in Gießen. |