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Elementarteilchenphysik

Eine neue Generation Teilchendetektoren

München, 04.02.2019

LMU-Forscher leisten entscheidenden Beitrag zur Zukunft des ATLAS-Experiments.

Die bereits am CERN im Aufbau befindliche Trägerstruktur eines der beiden New Small Wheels. (Foto: Dr. Sascha Mehlhase)

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Im Dezember letzten Jahres hat das ATLAS-Experiment zusammen mit dem Large Hadron Collider (LHC) und seinen anderen Experimenten einen zweijährigen Winterschlaf, 'Long Shutdown 2', angetreten. Doch auch ohne Teilchenkollisionen, gibt es für die ATLAS-Kollaboration eine Menge zu tun. Neben der Analyse der in den letzten vier Jahren genommenen Daten, steht vor allem die Modernisierung und Wartung verschiedener Detektorkomponenten und - wohl am wichtigsten - die Installation neuer Detektoren auf der Tagesordnung. Diese Runderneuerung soll das ATLAS-Experiment bereit machen für die erneute Datennahme in 2021 und ist Teil der Vorbereitungen für den High-Luminosity LHC welcher 2026 den Betrieb aufnehmen soll.

Die Installation von größtem Gewicht, bildlich und wörtlich, sind die etwa zehn Meter hohen 'New Small Wheels' (NSW), an deren Aufbau auch die Gruppe von Prof. Otmar Biebel am Lehrstuhl für Elementarteilchenphysik beteiligt ist. Mit neuen Detektortechnologien, wie small-strip Thin-Gap Chambers und den an der LMU München mit entwickelten großflächigen Micromegas, sollen die NSWs besser mit den harschen Bedingungen in der Nähe des LHC-Teilchenstrahls umgehen können und dabei helfen Myonen, die schwereren Geschwister der Elektronen, genauer zu vermessen.

"Die besondere Herausforderung", sagt Biebel, "besteht darin, Micromegas-Detektoren mit Größen von zwei bis drei Quadratmetern zu entwickeln und bauen zu können, die in der Lage sind, die Spuren tausender Teilchen auf einen zehntel Millimeter genau zu vermessen." Um diese Auflösung zu erreichen, müssen die großen und bis zu 80 Kilogramm schweren Detektormodule auf wenige hunderstel Millimeter genau hergestellt und eingebaut werden.

Nach ersten bereits ans CERN gelieferten Micromegas-Modulen werden Biebel und seine Gruppe in den kommenden Monaten insgesamt 32 Stück für die NSWs herstellen, bei der Installation, auf die bereits vorhandenen Trägerstrukturen (siehe Bild), am CERN mitarbeiten und damit einen entscheidenden Beitrag zur Zukunft des ATLAS-Experiments leisten.

Mehr Informationen zu den Aktivitäten der ATLAS-Kollaboration während des 'Long Shutdown 2' finden Sie in einem kürzlich erschienenen Artikel im CERN Courier und auf der Internetseite der ATLAS-Kollaboration.

Neben der Anwendung in der Teilchenphysik am ATLAS-Experiment haben Micromegas-Detektoren auch ein interessantes Anwendungsspektrum in anderen Bereichen auf welche hier gewonnenes Wissen angewandt werden kann. So besteht bereits eine fruchtbare Zusammenarbeit mit dem Labor für Detektorentwicklung am Lehrstuhl für Medizinische Physik der LMU München.

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