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08.11.2010 | Erste Teilchenkollisionen von schweren Ionen am Beschleuniger LHC in Genf – Vorbeschleuniger wurde am GSI entwickelt und gebaut

Experiment ALICE, an dem GSI maßgeblich beteiligt ist, zeichnet erste Kernreaktionen bei Rekordenergien auf

M. Brice/CERN

Blick auf das Experiment ALICE

ALICE-Kollaboration

Darstellung einer Teilchenkollision von Bleiatomkernen

 

Nach fast einem Jahr Strahlbetrieb mit vergleichsweise leichten Protonen hat der Beschleuniger LHC am Europäischen Forschungszentrum CERN in Genf heute zum ersten Mal schwere Ionen aus Blei beschleunigt und zur Kollision gebracht. Der Vorbeschleuniger für schwere Ionen, ohne den der jetzige Betrieb des LHC nicht möglich wäre, wurde am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung entwickelt und gebaut. Außerdem ist GSI am Experiment ALICE, einem der vier großen internationalen Experimente am LHC, maßgeblich beteiligt. ALICE ist speziell zur Untersuchung von Reaktionen zwischen schweren Ionen bei hohen Energien gebaut worden und hat heute die ersten Teilchenkollisionen vermessen. Die dabei in einem zentralen Stoß von Atomkernen umgesetzte Energie bedeutet neuer Weltrekord und ist 15-mal höher als die bisherige Bestmarke am Beschleuniger RHIC in Brookhaven, USA.

"ALICE ist speziell für Kollisionen von schweren Atomkernen ausgelegt. Mit der Kollision von Bleiatomkernen wollen wir für winzige Augenblicke den extrem heißen und dichten Plasmazustand der Materie aus Quarks und Gluonen wieder herstellen, wie er in den ersten Sekundenbruchteilen nach dem Urknall existiert hat", erklärt Professor Peter Braun-Munzinger, Direktor des ExtreMe Matter Instituts EMMI am GSI Helmholtzzentrum. "Die Messungen werden uns einen neuen und einzigartigen Zugang zu bislang unerforschten Gebieten in der Physik liefern."

Alle Komponenten von ALICE funktionieren einwandfrei. ALICE besteht aus einer Reihe von Einzelkomponenten. Der Detektor ist 25 Meter lang, 16 Meter breit und 16 Meter hoch. Er funktioniert wie eine dreidimensionale Kamera und liefert Momentaufnahmen der Kollisionen von schweren Ionen, bei denen mehrere tausend neue Teilchen entstehen. Die Bildauflösung beträgt 600 Millionen Pixel und entspricht 750 Megabyte an digitaler Information. Bei einer Auslesegeschwindigkeit von 17,5 Terabyte pro Sekunde können viele tausend Ereignisse pro Sekunde aufgezeichnet werden.

GSI hat von Anfang an eine führende Rolle beim Bau und beim wissenschaftlichen Programm von ALICE gespielt, zusammen mit den Universitäten Darmstadt, Frankfurt, Heidelberg und Münster und den Fachhochschulen Köln und Worms. Inzwischen gehören mehr als 1.000 Wissenschaftler aus 30 Ländern zur ALICE-Kollaboration. Unter den mehr als 100 Wissenschaftlern aus Deutschland sind 41 Doktoranden. Deutsche Forscher sind bei drei zentralen ALICE-Projekten engagiert. Dabei handelt es sich um die Zeitprojektionskammer, die auf fünf Metern Länge die Kollisionszone bis zu einem Radialabstand von zweieinhalb Metern umschließt, und um den nach außen folgenden Übergangstrahlungsdetektor. Das dritte Projekt ist der so genannte "High Level Trigger", ein neuartiger Hochleistungsrechner, der innerhalb von Bruchteilen von Sekunden die ungeheuren Datenmengen jedes ALICE-Ereignisses analysieren kann.


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Blick auf das Experiment ALICE
Darstellung einer Teilchenkollision von Bleiatomkernen
Blick auf das Experiment ALICE am Forschungszentrum CERN in Genf.
Darstellung einer von ALICE gemessenen Teilchenkollision von Bleiatomkernen am LHC vom 8. November 2010. Zu sehen ist eine gedrehte dreidimensionale Darstellung der Messung (gelbe Spuren: Zeitprojektionskammer TPC, weiße Spuren: Inner-Tracking-System ITS). Die Zeitprojektionskammer hat einen Durchmesser von 5 Metern und eine Länge von 5 Metern.
M. Brice/CERN
ALICE-Kollaboration