Strahlungsharte Siliziumdetektoren auf der Suche nach dem Higgs Boson

Wissenschaftler und Ingenieure der CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik GmbH arbeiten in Erfurt an strahlungsharten Siliziumdetektoren für die internationale Kernforschungselite am CERN (Genf).

Das CiS Forschungsinstitut ist stolz mit seinen Leistungen entscheidend zum Erfolg beigetragen zu haben und gratuliert den Kollegen in der Schweiz.

In jahrelanger Forschung wurden hochempfindliche Messeinheiten – etwa so dünn wie eine Visitenkarte – mit vielen tausend Messzellen entwickelt und selbst hergestellt. Diese Messzellen sind in der Lage, die Spur, die beim Durchflug hochenergetischer Teilchen entsteht, vermessen zu können. Eingebaut sind diese in unmittelbarer Nähe des Kollisionspunktes, dass heißt auf drei Zylindern in einem Abstand von 4 bis 20 cm vom Ort des Zusammenpralls entfernt.

Daher werden an diese Siliziumdetektoren extreme Anforderungen gestellt: Strahlungshart, fehlerlos und robust. Die 250 Mikrometer starken Detektoren können 40 Millionen Fotos pro Sekunde machen. Damit wurden die Zerfallsprodukte der Teilchen verfolgt. Ca. 1000 Detektoren sind im Large Hadron Collider – dem größten, rund 27 km langen Teilchenbeschleuniger der Welt, eingebaut worden und vermessen die Spur hochenergetischer Teilchen.

Zur Entdeckung der Higgs-Boson-Teilchen trugen wesentlich zwei Experimente bei. Dafür wurden zwei spezielle Messstationen – jedes von der Größe eines fünfstöckigen Hauses konstruiert, in die die CiS-PIXEL-Detektoren eingebaut wurden. Aufgabe des ATLAS-Experiments ist es, die Teilchenspuren der entstandenen Kollisionssplitter nachzuweisen. Das CMS – Compact-Muon-Solenoid-Experiment ist der zweite, große Teilchendetektor, der zusammen mit dem ATLAS-Experiment für die Entdeckung enscheidend war.

Das CiS Forschungsinstut hat für seine Leistungen bereits hohe Auszeichungen durch das CERN erhalten:

2007 wurde das Forschungsinstitut in Genf mit dem ATLAS Supplier Award des europäischen Kernforschungszentrums CERN ausgezeichnet. Mit dem Preis ehrte das CERN-Management die Erfurter Forscher für die Entwicklung und Zulieferung spezieller Siliziumdetektoren, die für Messungen im Rahmen des größten Physikexperiments der Welt benötigt werden. 2009 erhielt das CiS den CMS Gold Award of the Year für seine hervorragenden PIXEL-Detektoren.
Beide Preise gehören in Branchenkreisen zu den begehrtesten, europäischen Auszeichnungen.

Mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens werden die jahrelangen und auch mühevollen Anstrengen des CiS Forschungsinstitutes belohnt, Spezialdetektoren zu entwickeln und in kleinen bis mittleren Serien herzustellen. Die Ergebnisse werden die Wissenschaftler des Hauses anspornen. Die Weichen sind gestellt. Die nächste Generation dieser strahlungs-harten Detektoren wird nur noch 200 Mikrometer dick sein. Ziel ist es, noch näher an den Kollisionspunkt heranzukommen. Die Strahlungsdetektoren aus dem CiS Forschungsinstitut sind ein kleiner Meilenstein in diese Richtung.