Das Kleinste sehen

Der CMS-Detektor

Foto:CERN

„Wir haben ein neues Teilchen beobachtet!“ So gaben die Wissenschaftler der LHC-Detektoren ATLAS und CMS letzte Woche die Neuigkeiten bekannt. Doch wie können sie Teilchen beobachten, die viel zu klein sind, um mit klassischen Mikroskopen oder mit dem menschlichen Auge gesehen zu werden?

Um diesen Teilchen auf die Spur zu kommen, die in den Kollisionen am LHC erzeugt werden, haben die Forscher riesige Nachweisgeräte in unterirdischen Hallen aufgebaut. Die haushohen Detektoren können mit ihrer modernen Technik Elementarteilchen auf den Mikrometer genau nachweisen. Aufgebaut aus riesigen zwiebelförmig angeordneten Schichten, sind sie darauf ausgelegt, die verschiedenen Eigenschaften der Teilchen zu untersuchen. Die innerste Schicht des Detektors ist dabei gerade mal fünf Zentimeter vom Kollisionspunkt entfernt.

Die Teilchen, die in den Kollisionen erzeugt werden, existieren nur sehr kurz und zerfallen dann sofort wieder. Ein Higgs-Teilchen zum Beispiel würde weniger als 10^-43 Sekunden existieren. In dieser Zeit bewegt es sich praktisch nicht vom Kollisionsort weg und kommt nicht mal in die Nähe der ersten Detektorschicht. So können die Wissenschaftler nur die Teilchen untersuchen, in die das Higgs-Teilchen oder andere Teilchen zerfallen. Aus den Eigenschaften dieser Teilchen können sie dann Rückschlüsse auf das ursprüngliche Teilchen ziehen. Um die einzelnen Teilchen zu identifizieren, müssen die verschiedenen Schichten des Detektors Eigenschaften wie Ladung, Energie und Impuls der Teilchen vermessen.

Welche verschiedenen Schichten es in einem Teilchendetektor gibt und was diese genau messen, können Sie hier ausprobieren und nachmessen.