Elektronik zur Beantwortung großer Menschheitsfragen

Wie ist unser Universum entstanden? Aus welchen kleinsten Bausteinen besteht unsere Welt? Und was hält sie im Innersten zusammen? Auf diese philosophisch anmutenden Fragen versucht die Teilchenphysik mit den Mitteln der exakten Wissenschaft Antworten zu geben.

Dazu braucht sie Detektoren in der Größe von Mehrfamilienhäusern und die leistungsfähigsten Teilchenbeschleuniger der Welt. Das Flaggschiff dieser Super-Mikroskope ist der Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Zentrum für Teilchenphysik CERN in Genf. Seit Ende des vergangenen Jahres liefert er erste Daten. Dort werden Protonen mit Energien aufeinander geschossen, wie sie eine Billionstel Sekunde nach dem Urknall herrschten.

Die Endprodukte dieser Kollisionen werden anschließend unter anderem mit dem CMS-Detektor vermessen, an dem Physiker der RWTH mitarbeiten. Weil Beschleuniger und Detektoren sehr gut funktionieren, erwarten die Physiker bereits im kommenden Jahr, in bisher unerforschtes Neuland vorstoßen und dort umfassendere Antworten auf die eingangs genannten Fragen finden zu können.

„Diese Detektoren funktionieren wie große Kameras“, erläutert Professor Lutz Feld vom I. Physikalischen Institut der RWTH: CMS beispielsweise nimmt mit 100 Millionen sensitiven Elementen 40 Millionen extrem präzise Bilder pro Sekunde auf. Dies erfordert eine Vielzahl elektronischer Komponenten. Die kleinen Signale aus jedem Detektorelement müssen verstärkt, aufbereitet und an die zentrale Datenverarbeitung übertragen werden, die alle Informationen zusammenfasst und analysiert. Diese Aufgaben übernehmen analoge und digitale Elektronik-Chips, die zu komplexen Systemen kombiniert und über Glasfaser verbunden werden. Die Anforderungen der Teilchenphysik sind so speziell, dass man die meisten dieser Komponenten nicht fertig kaufen kann. Sie müssen von den Teilchenphysikern selbst entwickelt werden. Während der LHC in Genf gerade mit seiner Datenanalyse begonnen hat, wird bereits die Elektronik für Nachfolgeprojekte entwickelt, denn es dauert viele Jahre, bis aus ersten Ideen ausgereifte Lösungen entstehen.

Die TWEPP-Konferenz wird jährlich veranstaltet, in diesem Jahr erstmalig an der RWTH Aachen. Vom 20. bis 24. September treffen sich hier weltweit führende Experten für die Entwicklung von Elektronik für Teilchenphysikexperimente, um ihre Ergebnisse auszutauschen. Die Themen umfassen analoge und digitale elektronische Schaltkreise, Optoelektronik, Strahlenhärte, programmierbare Logikbausteine, Aufbau- und Verbindungstechnik, Systemintegration, Produktion und Qualitätssicherung, Designwerkzeuge und einiges mehr. Professor Lutz Feld und sein Team, die die Konferenz in diesem Jahr organisieren, erwarten etwa 200 Teilnehmer aus aller Welt und freuen sich auf die Präsentation vieler neuer Entwicklungen und auf spannende Diskussionen.

Weitere Informationen gibt es bei:

Univ.-Prof. Dr. Lutz Feld
Lehrstuhl für Experimentalphysik I B und
I. Physikalisches Institut
Internet: www.physik.rwth-aachen.de
Telefon: +49241/ 80 27 182
E-Mail: Lutz.Feld@physik.rwth-aachen.de
i.A. Gabriele Renner