LHC erreicht wichtiges Etappenziel: Erste Teilchenkollisionen bei 7 TeV geplant

Für beteiligte Mainzer Physiker beginnt damit das eigentliche Experimentierprogramm zur Erforschung neuer Teilchen

29.03.2010

Der Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Forschungszentrum CERN wird am Dienstag eine weitere wichtige Etappe erreichen: Erstmals werden zwei Protonenstrahlen mit einer Energie von 7 Teraelektronenvolt (TeV) aufeinanderprallen – 3,5 TeV pro Strahl. "Mit dieser hohen Energie gibt das CERN den Startschuss für das eigentliche Forschungsprogramm am LHC", teilt Prof. Dr. Volker Büscher von der Johannes Gutenberg-Universität (JGU) Mainz dazu mit. Noch nie wurden in einem Teilchenbeschleuniger so hohe Energien erzeugt. Geplant ist, die Maschine nun in den kommenden eineinhalb bis zwei Jahren mit 7 TeV zu betreiben, bevor dann der Übergang zu noch höheren Energien erfolgt. Von der JGU sind rund 50 Physiker an den Forschungen am LHC beteiligt.

Der 27 km lange Beschleuniger in der Nähe von Genf ging nach einer anfänglichen Panne am 20. November 2009 wieder in Betrieb. Seitdem konnte die Energie kontinuierlich von 0,9 TeV auf 2,36 TeV erhöht werden. Damit stellte der LHC auch die bisherige Weltrekordmarke von 1,96 TeV, aufgestellt vom Tevatron bei Chicago, ein. Mit 7 TeV wird die größte Maschine, die je gebaut wurde, in den nächsten Jahren Teilchen aufeinanderprallen lassen und die Zerfallsprodukte aufzeichnen und analysieren. Die große Hoffnung der beteiligten Wissenschaftler richtet sich unter anderem darauf, das Higgs-Teilchen zu finden und damit den fehlenden Baustein, um den Aufbau der Materie zu erklären.

Die Forscher der Arbeitsgruppe Experimentelle Teilchen- und Astroteilchenphysik (ETAP) der JGU sind besonders am ATLAS-Experiment beteiligt, einem der vier großen Experimente am LHC. ATLAS ist ein Detektor - 46 m lang, 25 m hoch und 25 m breit. Er wird die neuen Teilchen, die bei den Protonenkollisionen entstehen, feststellen und präzise vermessen. Die Mainzer Forschungsgruppe hat mit dem sog. L1-Kalorimetertrigger ein zentrales Teil des Detektors entwickelt und gebaut. Der Trigger überprüft 40 Mio. Mal pro Sekunde, ob eine interessante Reaktion stattgefunden hat. "Der Trigger ist also das Herzstück des Detektors", sagt Prof. Dr. Stefan Tapprogge. Während der gut einmonatigen Laufzeit im Jahr 2009 hat das Gerät über 1 Mio. Teilchenkollisionen als interessant eingestuft, sodass sie aufgezeichnet wurden. Die ersten Analysen am ATLAS-Experiment erfolgten ebenfalls unter Beteiligung von Mainzer Wissenschaftlern und wurden am 16. März vorgestellt bzw. zur Publikation eingereicht.