Der LHC und ATLAS verzeichnen ihr bisher kollisionsreichstes Jahr

Am 16. Oktober ist das Protonenphysikprogramm des LHC für das sehr erfolgreiche Jahr 2024 zu Ende gegangen. Es ist das umfassendste Forschungsprogramm am Large Hadron Collider, in dem an vier Experimenten die fundamentalen Eigenschaften der Materie erforscht und vermessen werden.

Die an die beiden großen LHC-Experimente, ATLAS und CMS, vom LHC gelieferte integrierte Luminosität (Anzahl der Kollisionen) im Verlauf des Jahres 2024. (Bild: CERN)

Nach einer Winterpause kam es ab April nach nur kurzer Anlaufphase zu den ersten Proton-Proton-Kollisionen in den Detektoren, einige Tage früher als der Zeitplan vorgesehen hatte. Kleinere Probleme führten dazu, dass der LHC nach der geplanten technischen Abschaltung Mitte Juni bei der an die Experimente gelieferten integrierten Luminosität, einem Maß für die Anzahl der in den Experimenten kollidierten Protonen, hinter den Erwartungen zurückblieb. Ein reibungsloser und die Vorhersage übertreffender Betrieb sorgte jedoch dafür, dass der Zeitplan ab August wieder eingeholt wurde. Zusammen mit einer vierwöchigen Verlängerung des Betriebs im Jahr 2024, die die für dieses Jahr erwartete integrierte Luminosität um etwa 20 % auf 110 fb⁻¹ erhöhte, wurde sogar diese Erwartung übertroffen und den Experimenten insgesamt etwa 124 fb⁻¹ an Kollisionen geliefert. Mehr als in jedem Betriebsjahr des LHC zuvor.

Doch nicht nur für den LHC war das Jahr 2024 ein sehr erfolgreiches: Auch für den ATLAS-Detektor geht ein aufregendes Jahr mit vielen Rekorden zu Ende. Insgesamt wurden knapp 118 fb⁻¹ an Daten genommen, etwa doppelt so viel wie im bisher besten Jahr 2018. Um die Luminosität weiter zu steigern, kann der LHC den durchschnittlichen Pile-Up, also die durchschnittliche Anzahl an Protonen, die pro Ereignis miteinander kollidieren, erhöhen. Da dadurch mehr Teilchen im Streuprozess entstehen, ist eine solche Erhöhung eine große Herausforderung für die Detektoren. Im Laufe des Jahres konnte der durchschnittliche Pile-Up von etwa 60 auf 64 erhöht werden. Ermöglicht wurde dies einerseits durch die sehr gute Kontrolle über die Kollisionen durch die LHC-Crew sowie andererseits durch die harte Arbeit aller Detektorsysteme des ATLAS-Experiments, die ihre Detektoren unter diesen erschwerten Bedingungen einwandfrei betreiben konnten. Das führt dazu, dass in den letzten Wochen in der Regel über 96 % der Kollisionen im Detektor aufgezeichnet werden konnten. Am Betrieb des ATLAS-Detektors sind etliche Physiker*innen deutscher ATLAS-Institute beteiligt.

Und jetzt? In den nächsten Wochen geht es mit Schwerionenkollisionen weiter. Hier werden statt Protonen schwere Ionen, in der Regel Bleiionen, zur Kollision gebracht. Ende November geht dann auch diese Phase für das Jahr 2024 zu Ende und der LHC in seine verdiente Winterpause. Und während dann hoffentlich etwas mehr Ruhe einkehrt, bleibt trotzdem genug zu tun, um einen mindestens genauso guten Betrieb für das nächste Jahr sicherzustellen.

Dies ist eine Meldung des FSP ATLAS von der Seite LHC Deutschland, der Webseite über die BMBF-Forschungs­schwerpunkte am LHC.