Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Weltmaschine ist wieder auf Kollisionskurs

03.06.2015

Mainzer Physiker rüsten ATLAS-Trigger mit superschneller Elektronikkarte aus, die wichtige Teilchenkollisionen identifizieren wird

Nach einer etwa zweijährigen Betriebspause und zwei Monate nach seinem Neustart hat der Large Hadron Collider (LHC) heute erstmals wieder Physik-Daten geliefert – nun bei bislang noch nie erreichten hohen Energien.


Arbeiten an Dipolmagneten des Large Hadron Collider (LHC) während der Betriebspause

Foto: CERN

Mit diesen Hochenergie-Kollisionen wird eine neue Ära der Teilchenphysik eingeläutet. Von den Kollisionen am weltgrößten und leistungsfähigsten Teilchenbeschleuniger erwarten die Forscher neue Erkenntnisse über den Aufbau der Materie und vielleicht auch ein neues Weltbild der Physik.

Mit rund 50 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) in den kommenden Jahren aktiv an den Forschungen am LHC beteiligt. Für die neue Laufzeit haben die Mainzer Experten eine wichtige Komponente beigesteuert.

Der LHC am Forschungszentrum CERN bei Genf nahm Ende 2009 den Betrieb auf und konnte in der folgenden Zeit seine enorme Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen, gekrönt von der Entdeckung des Higgs-Teilchens im Sommer 2012.

In der 27 Kilometer langen Röhre des Beschleunigerrings werden zwei gegenläufige Teilchenstrahlen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zur Kollision gebracht, wodurch neue Teilchen entstehen. Nach einer zweijährigen Wartungspause wurde der LHC dieses Jahr zunächst auf seine Betriebstemperatur von minus 271 Grad Celsius heruntergekühlt.

Die Protonenstrahlen kreisen seit Ostern wieder in der Röhre und treffen nun mit einer Rekord-Energie von 13 Tera-Elektronenvolt (TeV) aufeinander im Vergleich zu 8 TeV am Ende der ersten Laufzeit.

Von der Steigerung der Kollisionsenergie erwarten die Wissenschaftler, dass häufiger als bisher Higgs-Teilchen erzeugt werden. Dies könnte ein Fenster zur sogenannten Neuen Physik öffnen, die über das bekannte Standardmodell hinausgeht. Je mehr Higgs-Bosonen entstehen, desto präziser können sie vermessen und mit den theoretischen Erwartungen verglichen werden.

„Vielleicht noch interessanter und wichtiger könnte es werden, wenn wir ganz neue Teilchen finden, zum Beispiel Kandidaten für die dunkle Materie“, sagt Univ.-Prof. Dr. Volker Büscher vom Institut für Physik der JGU. „Wir versprechen uns sehr viel von der Energieerhöhung, weil wir damit auch schwerere Teilchen aufspüren können.“

Durch technische Veränderungen wird der LHC in seiner zweiten Laufzeit mehr Protonen als bisher transportieren und es werden mehr Zusammenstöße erfolgen, nämlich ungefähr eine Milliarde Kollisionen pro Sekunde. Die Experimente werden riesige Datenmengen erzeugen, die ausgewertet werden müssen. Um nur die wirklich wichtigen Ereignisse zu erfassen, sind ausgeklügelte Trigger eingeschaltet.

Für das ATLAS-Experiment hat die Arbeitsgruppe aus Mainz eine neue Elektronikkarte entwickelt, die vollautomatisch entscheidet, ob das Experiment wie eine Kamera das Bild einer Kollision aufnimmt. „Der topologische Trigger aus Mainz ist eine der Hauptkomponenten, die dafür sorgen, dass in Zukunft noch besser gefiltert wird“, sagt Adam Kaluza, der als Doktorand direkt in diese Arbeiten involviert ist. Die superschnelle Elektronikkarte schaut sich 40 Millionen Ereignisse pro Sekunde an und entscheidet in Echtzeit für jedes einzelne, ob es gespeichert wird oder nicht – eine technische Meisterleistung.

„Wir sehen einer aufregenden Zeit entgegen, die uns in noch völlig unbekanntes Gelände führen könnte“, sagt Büscher zu der bevorstehenden Laufzeit, die bis 2018 dauern soll. Die Mainzer Physiker sind für den neuen Run mit dem Exzellenzcluster „Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter" (PRISMA) gut aufgestellt – „hervorragende Rahmenbedingungen, um an führender Position an den neuen Forschungsarbeiten mitzuwirken“, wie Volker Büscher meint.

Fotos:
http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/08_physik_etap_lhc_kollisionen_00.jpg
Physiker im Kontrollraum des ATLAS-Experiments: Im Hintergrund ist die LHC-Infoseite zu sehen mit einem Hinweis darauf, dass sich die Anlage auf stabile Strahlen vorbereitet.
Foto/©: 2015 CERN/Pierre Descombe

http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/08_physik_etap_lhc_kollisionen_01.jpg
Arbeiten an Dipolmagneten des Large Hadron Collider (LHC) während der Betriebspause
Foto: CERN

http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/08_physik_etap_lhc_kollisionen_02.jpg
Ein Mitarbeiter der Arbeitsgruppe ETAP, Christian Kahra, bei Testmessungen mit der neuen Elektronikkarte für den ATLAS-Trigger
Foto: ETAP

http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/08_physik_etap_lhc_kollisionen_03.jpg
Das in Mainz entwickelte Modul filtert 40 Millionen Kollisionsereignisse pro Sekunde und entscheidet vollautomatisch, welcher Zusammenstoß aufgezeichnet werden soll und welcher nicht.
Foto: ETAP

Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Volker Büscher
Experimentelle Teilchen- und Astroteilchenphysik (ETAP)
Institut für Physik
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-20399
Fax +49 6131 39-25169
E-Mail: buescher@uni-mainz.de
http://www.etap.physik.uni-mainz.de/

Weitere Links:
http://www.cern.ch/
http://home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
http://www.weltmaschine.de/
http://www.atlas.ch/
http://www.fsp101-atlas.de/

Petra Giegerich | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Nanoinjektion steigert Überlebensrate von Zellen
22.02.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung
21.02.2017 | Forschungszentrum Jülich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften