Experiment ATLAS

ATLAS ist die Kurzform für A Toroidal LHC ApparatuS“, doch was kann man darunter verstehen?
Auf der Physikkursfahrt von Herrn Epples Physik-LK des Q3-Jahrgangs haben wir uns zum CERN begeben, die Europäische Organisation für Nukleare Kernforschung, die sich in der Nähe von Genf in der Schweiz befindet.

Dort haben wir viele Bereiche uns angeguckt, von dem Geburtsort des WorldWideWebs bis hin zum Lager der Bauteile der Teilchenbeschleuniger, dazu haben wir uns Experiment COMPASS uns näher angeguckt und viel mehr.
Ich gehe auf Experiment ATLAS ein. ATLAS ist der Name für zweierlei Sachen. ATLAS ist der Name des Experiments, und auch des Detektors, der bei der Kollision der zwei beschleunigten Protonen Teilchen mit einer geringen Masse wie Elektronen, die wir alle bereits vom Unterricht kennen, aber auch Myonen, Teilchen mit einer sehr großen Masse, nachweisen können, indem die Spuren der verschiedenen Teilchen in verschiedenen Bereichen, die auch aus diversen Materialen bestehen, aufzeichnen.
Zunächst sollte ich erklären, was im LHC überhaupt passiert. In einem immensen Teilchenbeschleuniger werden zwei Teilchenwolken, eine Anhäufung von Millionen Teilchen, beschleunigt und werden so aufeinander gelenkt, damit sie zusammenprallen, kollidieren. Bei der Kollision entstehen neue Teilchen, kleinere Teilchen, die in allen verschiedenen Richtungen fliegen und dann untersucht werden.

Bei Experiment ATLAS findet die Kollision im gleichnamigen Detektor statt. Dieser ist für Proton-Proton-Kollisionen entwickelt worden.

Damit die beschleunigten Protonenwolken auch mit eine maximale Wahrscheinlichkeit aufeinandertreffen, werden die Teilchen mithilfe eines Magnetensystems gelenkt. Dieser besteht aus Magneten, die die Form eines Torus haben, genannt Toroiden. Das erklärte den Namen ATLAS. „A Toroidal LHC ApparatuS“ heißt übersetzt „einen aus Toroiden bestehendes Apparat des LHCs“.

Der Detektor ist 45m lang, hat einen Durchmesser von 22m und ist 7000 Tonnen schwer. Dieser Koloss besteht aus drei verschiedenen Detektorbereichen:

Ein Innerer Detektor, der die kleinsten Teilchen, die nach Millisekunden nach der Kollision verschwinden, festellt, ortet und misst. Zu denen gehören die Elektronen und andere bekannte Teilchen, aber auch die ganz spannenden Quarks, Bosonen und Leptonen, die Bestandteil sind von jedem Proton.

Das Kalorimetersystem, dass aber in zwei Teile aufgeteilt ist. Zuerst der elektromagnetische Bereich, dieser bestimmt die Energie und den Impuls der Teilchen, die hindurch fliegen. Der hadronmische Bereich hält die Spuren fest. In diesem Bereich kommen meistens Hadronen und Myonen, wobei die Myonen komplett durch den Kalorimetersystem durchdringen.

Der Myon-Detektor, bestehend aus verschiedenen Kammern, die anhand der Spuren den Verlauf jedes einzelnen Myons und deren Impuls bestimmen kann.

 

Die Detektoren sind an Datenspeichersysteme verlinkt, die alle Daten aufnehmen. Würde man alle Daten eines auf CDs abspeichern, würde sich eine 32 km hohe CD-Säule bilden, also eine Menge Daten.

Im ATLAS, wie in den großen Experimenten des LHCs, werden sich 40 Millionen mal pro Sekunde zwei Pakete aus jeweils 100 Milliarden Protonen durchkreuzen. All diese müssen aufgezeichnet werden. Die PCs werden dann die unnötigen Informationen von alleine herausfiltrieren und die übrigen Informationen den Wissenschaftlern überlassen für eine detaillierte Evaluation.

Die Teilchen, die untersucht werden, sollen konkret eine Antwort auf die Frage geben, was Millisekunden nach dem Urknall passiert ist, was für Teilchen entstanden sind, die nun unsere heutige Erde und unser Universum so geschaffen haben, wie wir es heute kennen.
Beim CERN werden Wechselwirkungen untersucht, verschiedene Teilchen, wie die Higgs-Teilchen, Theorien wie die String-Theorie, die besagt, dass die Welt aus Saiten, Fäden besteht, und viel mehr wird dort erforscht.

Das war grob, dass was wir bei der gelungenen Physikkursfahrt mit unserem LK gelernt haben, und es gibt noch eine Menge, dass wir noch nicht wissen, aber wer weiß, vielleicht werden bald viele unserer Vermutungen über Naturgesetze verworfen, dank einer genialen Entdeckung, womöglich herausgefunden beim CERN.

 

 

Mathieu Barbier Q3T4 Physik-LK Herr Epple