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02.12.2015 | Neuer Energieweltrekord bei Schwerionenkollisionen

Copyright: Mona Schweizer, CERN

GSI-Mitarbeiter sind am ALICE-Experiment beteiligt und mitverantwortlich für den Betrieb der zwei größten Detektorsysteme.

Abbildung: ALICE © CERN, Federico Ronchetti

Typische Kollision mit mehreren Tausend rekonstruierten Spuren von geladenen Teilchen.

 

Nach der erfolgreichen Wiederinbetriebnahme des Large Hadron Collider (LHC) am CERN im Sommer schlug jetzt die Stunde der Schwerionenphysiker, nachdem zunächst für einige Monate Protonen zur Kollision gebracht wurden. Im gerade gestarteten Experimentierprogramm mit Blei-Atomkernen wird die Kollisionsenergie im Vergleich zur vorhergehenden LHC-Kampagne fast verdoppelt, wobei erstmals die Marke von einem Peta-Elektronenvolt (1015 eV) geknackt wurde.

Vorausgegangen ist eine Phase intensiver Arbeiten, um den LHC und die Kette seiner Vorbeschleuniger für Schwerionenstrahlen zu konfigurieren, angefangen mit dem von GSI in den 90er Jahren entwickelten und gebauten Ionen-Injektor, ohne den der jetzige Schwerionen-Betrieb am LHC nicht möglich wäre. Am 25. November war es dann soweit: "stabiler Strahl" wurde gemeldet, was den Beginn einer fast einmonatigen Strahlzeit mit positiv geladenen Blei-Ionen markierte.

In derartigen Kollisionen wird kurzzeitig ein Quark-Gluon-Plasma produziert, eine Form von Materie, die nur bei extrem hohen Temperaturen oder Dichten existieren kann und die charakteristisch für die Eigenschaften unseres Universums kurz nach dem Urknall ist. An der Untersuchung dieses Quark-Gluon-Plasmas beteiligen sich in der gerade begonnen Strahlzeit alle vier großen LHC-Experimente, insbesondere auch das ALICE-Experiment, das für derartige Studien speziell ausgelegt ist und an dem Mitarbeiter von GSI maßgeblich beteiligt sind.

Die ALICE-Gruppe von GSI ist mitverantwortlich für den Betrieb der zwei größten Detektorsysteme in ALICE. Die Zeitprojektionskammer (TPC) und der Übergangsstrahlungsdetektor (TRD) wurden unter wesentlicher Beteiligung von GSI-Mitarbeitern der ALICE-Gruppe und des Detektorlabors entwickelt und aufgebaut. Auch das intelligente Triggersystem HLT, mit dem die Daten schon während der Datennahme gefiltert und komprimiert werden, ist unter GSI-Beteiligung entstanden. Die IT von GSI ist am weltweit verteilten Netzwerk (Grid) zur Analyse der Daten beteiligt. Darüber hinaus werden die Computer-Farmen von GSI speziell von den deutschen ALICE-Gruppen für Analysen genutzt.

Mit dem ALICE-Experiment werden nun in den kommenden Wochen hunderte von Millionen Kollisionen von Blei-Atomkernen registriert. Das abgebildete Ereignis, das nur Minuten nach dem Beginn der neuen Messkampagne am LHC aufgenommen wurde, zeigt eine typische Kollision mit mehreren Tausend rekonstruierten Spuren, die geladene Teilchen in der TPC hinterlassen haben. Erste physikalische Resultate werden schon bald erwartet, wobei auch an der Datenanalyse Mitarbeiter und Doktoranden von GSI federführend beteiligt sind. Ein Schwerpunkt liegt hier zunächst auf der Messung von Impulsverteilungen der in den Kollisionen produzierten Teilchen. Diese versprechen einen ersten Einblick in die Eigenschaften des Quark-Gluon-Plasmas bei der größten jemals erreichten Energiedichte.


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GSI-Mitarbeiter sind am ALICE-Experiment beteiligt und mitverantwortlich für den Betrieb der zwei größten Detektorsysteme.
Typische Kollision mit mehreren Tausend rekonstruierten Spuren von geladenen Teilchen.
Copyright: Mona Schweizer, CERN
Abbildung: ALICE © CERN, Federico Ronchetti