Home News 20.09.2010

Wenn sich die Teilchenstrahlen kreuzen

Wenn sich die Teilchenstrahlen kreuzen

In den letzten zwei Wochen gab es kaum Daten für die LHC-Experimente. Das hat auch einen guten Grund: Die Beschleunigerexperten sind nämlich gerade damit beschäftigt, den LHC so einzustellen, dass er mehr Kollisionen pro Sekunde liefern kann. Dazu wird der Betrieb gerade von einzelnen Paketen auf so genannte Paketzüge umgestellt.

Der Betrieb mit den Paketzügen soll nicht nur die Anzahl an Kollisionen erhöhen, sondern auch die Zeit reduzieren, die man im Moment für das Füllen der Maschine mit Teilchen braucht. Doch damit der Betrieb mit Paketzügen überhaupt möglich ist, müssen die Teilchenstrahlen in den Experimenten mit einem Winkel aufeinander treffen. Dieser so genannte Kreuzungswinkel verhindert, dass die Teilchenpakete, die in den Paketzügen sehr dicht aufeinander folgen, sich schon vor den eigentlichen Kollisionspunkten im Detektor treffen. Der Abstand zwischen den einzelnen Protonenpaketen ist in der Tat sehr gering: Er soll in diesem Jahr noch auf 150 Nanosekunden reduziert werden – dies entspricht einem Abstand von 45 Metern. Nächstes Jahr soll der Abstand zwischen den Paketen dann nur noch 25 Nanosekunden – oder anders gesagt 7,5 Meter – betragen.

Für die Beschleunigerexperten ist die Wahl des Kreuzungswinkels ein Kompromiss, der Fingerspitzengefühl erfordert: je kleiner der Kreuzungswinkel, desto höher die Rate an gewünschten Kollisionen. Allerdings ist auch die Anzahl an ungewünschten Kollisionen vor und hinter den Experimenten bei einem kleineren Kreuzungswinkel größer. Die Beschleunigerexperten müssen also den Kreuzungswinkel so wählen, dass er den besten Mittelwert zwischen möglichst vielen Kollisionen in den Detektoren und möglichst wenig parasitären Kollisionen darstellt. Den Großteil der letzten Woche haben die Experten damit verbracht, die Schutzsysteme des Beschleunigers an die geänderte Bahn des Strahls anzupassen. Zu diesen Schutzsystemen gehören zum Beispiel der Beamdump, in den die Teilchenstrahlen gelenkt werden, die nicht weiter im Beschleuniger kreisen sollen, und die Sicherheitssysteme. Für die aktuelle Inbetriebnahme haben die Experten den Kreuzungswinkel auf 170 Mikroradiant (entspricht 0,010 Grad) eingestellt. Während der Datennahme soll dieser Winkel dann auf 100 Mikroradiant reduziert werden, um den Experimenten so eine möglichst hohe Kollisionsrate zu ermöglichen.


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