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Neue Detektoren für ATLAS
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Mainz
astronews.com
16. November 2016
Der ATLAS-Detektor am Large Hadron Collider des
CERN in Genf war maßgeblich an der Entdeckung des Higgs-Teilchens beteiligt.
Ende 2018 soll er seine Arbeit erst einmal einstellen und modernisiert werden.
An der Universität Mainz wurde dafür ein Prototyp-Detektor entwickelt, den die
Wissenschaftler nun erstmals eingebaut und getestet haben.
Simulation einer Teilchenkollision, die vom
Prototyp-Detektor am ATLAS-Experiment
aufgezeichnet wird.
Bild: ATLAS Collaboration
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Eines der großen Experimente am Forschungszentrum CERN bei Genf, das
ATLAS-Experiment, steht vor einem Umbau. ATLAS war 2012 maßgeblich an der
Entdeckung des Higgs-Teilchens beteiligt und ist mit einer Länge von 46 Metern
und einem Durchmesser von 25 Metern der größte Detektor an einem
Teilchenbeschleuniger überhaupt. Nun soll ATLAS Ende 2018 seine Arbeit
einstellen und ausgebaut werden. Für diesen Ausbau haben Wissenschaftler der
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des CERN einen ersten
Prototyp-Detektor entwickelt. Das Musterstück wurde nun am ATLAS-Experiment
eingebaut und zeichnet Daten von Teilchenkollisionen auf.
"Unser Prototyp-Detektor bildet sozusagen die Grundlage für die weltweite
Produktion von Teilchendetektoren, die in den Jahren 2019/2020 im
ATLAS-Experiment eingebaut werden", erläutert Prof. Dr. Matthias Schott. Die
Arbeitsgruppe des Wissenschaftlers hat den Prototyp mit CERN-Kollegen in
mehrjähriger Pionierarbeit entwickelt.
Das ATLAS-Experiment ist eines von mehreren Experimenten am
Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) des CERN. Es dient
insbesondere zur Untersuchung der kleinsten Bausteine der Materie und der
weiteren Erforschung des Higgs-Teilchens. Hier spielt das Myon-Spektrometer des
ATLAS-Detektors eine zentrale Rolle, da es Myonen identifiziert und vermisst,
die zum Beispiel beim Zerfall des Higgs-Teilchens entstehen können.
An den beiden äußeren Seiten des zylinderförmigen ATLAS-Detektors sind
Myon-Detektoren in drei Lagen angebracht, von denen die innerste Lage, genannt
"Small Wheel", im Zuge des Umbaus durch neuartige Mikrostruktur-Gasdetektoren
ersetzt wird. Diese Micromegas-Detektoren beruhen auf einer Technologie, die
erst vor wenigen Jahren entwickelt wurde und bisher noch nicht großflächig
eingesetzt worden ist.
"Die neuen Small Wheels werden mit zehn Meter Durchmesser in mehreren Lagen eine
aktive Detektorfläche von 2.500 Quadratmetern erreichen und einen großen Bereich
des Myon-Spektrums abdecken", erklärt Schott. Nachdem Schott und seine
Arbeitsgruppe den Prototyp-Detektor zuerst am Mainzer Mikrotron, einem
Teilchenbeschleuniger auf dem Gelände der Universität, getestet hatten, erfolgte
der Einbau am alten Myon-Spektrometer des ATLAS-Detektors.
Die Tests laufen seit einigen Wochen und bisher funktioniert alles wie erwartet:
"Wir haben einen Meilenstein erreicht, wie man so sagt, und unsere ersten Tests
verlaufen vielversprechend", so Schott. Schon jetzt sind die Mainzer Physiker
zuversichtlich, dass auch das große Projekt 2018 auf Grundlage ihres Prototyps
erfolgreich umgesetzt werden kann.
An dem neuen Small Wheel sind dann außer den Universitäten in Freiburg, München,
Würzburg und Mainz auch Partnerinstitute in Frankreich, Griechenland, Italien
und Russland sowie CERN-Wissenschaftler beteiligt. Die Arbeitsgruppe von Schott
wird in den kommenden Jahren maßgeblich durch das Detektorlabor des
Exzellenzclusters "Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of
Matter" (PRISMA) unterstützt.
Die Investitionen des Gesamtprojekts werden bei mehreren Millionen Euro liegen.
Der Ausbau soll bis 2021 abgeschlossen sein, sodass ATLAS anschließend bei noch
häufigeren Teilchenkollisionen noch mehr Daten als bisher nehmen kann – und so
neue Erkenntnisse über die fundamentalen Bausteine der Materie zutage fördert.
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