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07.02.2014

Anfänge großer Detektoren – ATLAS und CMS vor 18 Jahren bewilligt

März 1992: Vier Teams präsentieren Planungen für Detektoren an dem Teilchenbeschleuniger LHC, der die Nachfolge vom damals laufenden Beschleuniger LEP am CERN antreten soll. Die Namen der Teams: ASCOT, EAGLE, CMS und L3p. Nur einer dieser vier Namen hat es geschafft, ein LHC-Detektor zu werden – wie kam es dazu?

Der neue Beschleuniger LHC sollte im gleichen Tunnel wie LEP gebaut und mit zwei Universaldetektoren ausgestattet werden. Diese Detektoren sollten dabei – nach bewährter Methode – auf verschiedenen Technologien beruhen und so sicherstellen, dass die beiden Teams ihre Ergebnisse gegenseitig überprüfen können. Mehr als zwei Detektoren waren für diese Absicherung nicht notwendig. Die vier Teams konkurrierten also um zwei Plätze. Nach der Vorstellung der Präsentation der ersten Absichtserklärungen zum Bau und Design der Experimente, der sogenannten „Letters of Intent“, gab das wissenschaftliche Komitee die Empfehlung, dass sich jeweils zwei Teams bilden sollten: ASCOT sollte sich mit EAGLE und CMS sich mit L3p zusammenschließen.

So sollten ASCOT (links) und EAGLE einmal aussehen. Die Bilder stammen aus den jeweiligen Letters of Intent.

ASCOT und EAGLE wurden sich relativ schnell einig. Doch ein Name für die neue Kollaboration fehlte, und so wurde ein Wettbewerb ausgeschrieben, bei der es zehn Flaschen Champagner zu gewinnen gab. „Wir saßen im Sommer auf der CERN-Terrasse beim Kaffee“, erinnert sich Karl Jakobs, heute Professor an der Universität Freiburg. Gemeinsam mit seinen Kollegen vom Max-Planck-Institut für Physik in München Andreas Schwartz und Dave Brown suchte er nach einem neuen Namen, der zwei Bedingungen erfüllen sollte: die Grundideen von ASCOT und EAGLE sollten sich darin wiederfinden und es sollte ein Name aus der griechischen Mythologie sein. Und so wurde ATLAS geboren. „Die Bedeutung der einzelnen Buchstaben mussten wir erst eruieren“, erzählt Jakobs. Obwohl die Deadline für die Einreichung von Namensvorschlägen eigentlich schon vorbei war, waren die Sprecher der Kollaborationen so angetan, dass es ATLAS doch noch ins Rennen schaffte. A Toroidal LHC ApparatuS setzte sich gegen 50 weitere Vorschläge durch und bescherte so dem Max-Planck-Institut für Physik in München, bei dem Jakobs zu der Zeit arbeitete, die Flaschen Champagner.

Bei CMS und L3p hingegen konnte man sich nicht auf ein gemeinsames Design einigen und so reichten beide Teams einen eigenen Letter of Intent ein. Das LHCC, das wissenschaftliche Komitee für den LHC, musste also entscheiden, welcher der beiden Ansätze weiterverfolgt werden sollte. Ein halbes Jahr später stand die Entscheidung fest: CMS wurde – ebenso wie ATLAS – aufgefordert die Pläne weiter zu verfolgen.

Der Aufbau des CMS-Detektors, wie er 1990 auf einem Meeting in Aachen vorgestellt wurde.

Als ATLAS und CMS 1994 als nächsten Schritt das Technical Proposal einreichten, waren die Kollaborationen schon groß. „Über 1000 Autoren haben das Proposal bei CMS unterschrieben“, erzählt Thomas Hebbeker, heute Professor an der RWTH Aachen „Aus Deutschland waren Gruppen aus Aachen, Berlin, Kiel und Mannheim dabei.“ 1994 hatte Hebbeker gerade seine Professur an der HU Berlin angetreten und sich gleich danach für eine Beteiligung bei CMS beworben. „Mit dem Technical Proposal war für uns klar, dass es CMS geben wird. Die Institute hatten sich darin auch verpflichtet bestimmte Dinge für die Kollaboration zu leisten“, erzählt Hebbeker. Dennoch stand zu diesem Zeitpunkt die offizielle Bewilligung durch das Research Board und den Generaldirektor noch aus. Die gab es erst im Januar 1996 – vor also ziemlich genau 18 Jahren.

Seitdem ist viel passiert: Die Experimente haben ihre detaillierten Pläne für den Bau eingereicht, Detektoren wurden entwickelt und gebaut; der LHC lief an, wurde repariert, lieferte zuverlässig Kollisionen; die Detektoren konnten Daten nehmen, das Standardmodell nachmessen, neue Dinge finden, das Upgrade planen und – vermutlich das Highlight – im Juli 2012 die Entdeckung eines neuen Teilchens bekannt geben, das sich als Higgs-Teilchen herausstellte. Was wohl die nächsten Jahre bringen werden? Es wird auf jeden Fall spannend bleiben bei ATLAS und CMS.

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