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18.12.2010 - Keine Hinweise auf mikroskopische, schwarze Löcher
Der Nachweis sog. MBHs (micro black hole) wäre ein
deutlicher Hinweis auf neue Physik. Die Planck-Skala, eine
fundamentale Skala in der Physik, definiert den Gültigkeitsbereich
der Quantentheorie und der allgemeinen Relativitätstheorie. Nach der
klassischen Planck-Skala von 1016 TeV ist die Produktion
mikroskopischer, schwarzer Löcher bei LHC-Energien ausgeschlossen.
Durch die Annahme zusätzlicher Raumdimensionen würde die
Planck-Skala jedoch bei weitaus geringeren Energien zu liegen kommen.
Dadurch könnten bereits bei LHC-Energien MBHs produziert werden und durch deren Nachweis
höherdimensionale Theorien wie z.B. das ADD-Modell (benannt nach den
Physikern Arkani-Hamed, Dimopoulos und Dvali) experimentell
bestätigt werden.
Eine MBH Produktion würde sich in den Detektoren durch die Bildung einer Vielzahl von
Teilchenjets bemerkbar machen. Mit dem CMS-Detektor wurden nun Proton-Proton
Kollisionen (bei einer Schwerpunktenergie von 7 TeV) nach solchen
Signaturen durchsucht. Resultat: Die Produktion von mikroskopischer,
schwarzer Löcher kann bis zur einer Masse von ungefähr 20 Bleiatomen (3.5–4.5 TeV)
ausgeschlossen werden. Diese Ergebnisse schränken die
Gültigkeitsbereiche vieler Theorien der Extradimensionen weiter ein.
Extradimensionen erhöhen die Wirkung der Gravitation bei kleinen AbstÄnden.
Quelle: WdP
Multi-Jets (grüne Linien) dienen als Signatur von MBHs
Quelle: CMS Outreach
06.12.2010 - End of run 2010
Das Jahr 2010 neigt sich dem Ende zu. Der Large Hadron
Collider befindet sich nun in der Shutdown Phase und die
Tunnelsysteme werden für allfällige Wartungsarbeiten wieder
freigegeben. Am 21. Februar 2011 erfolgt dann der Restart des
Beschleunigers - diesmal wieder mit Proton-Proton Kollisionen. Im
Januar wird der jährliche Chamonix Workshop stattfinden, wo die
Vorgehensweise für 2011 festgelegt wird. Eventuell besteht die
Möglichkeit den Beschleuniger im nächsten Jahr statt wie
bisher mit 7 TeV, mit 8 TeV zu fahren. Ob diese höhere Energie
keine Gefahr für die Verbindungsstellen der Magnete darstellt,
wird sich am Chamonix Workshop zeigen.
"The Globe" des CERN in weihnachtlichem
Klima
Quelle: CERN
27.11.2010 - Jet-Quenching
ATLAS und CMS gelang der Nachweis eines sog. Jet-Quenching.
Ein Teilchenjet entsteht durch das sog. Confinement. Ist die
Kollisionsenergie gross genug, können sich zwei Quarks
voneinander entfernen und dabei Quark-Antiquark Paare erzeugen.
Dieser Prozess wiederholt sich so oft, bis die Anfangsenergie in
Materie umgewandelt ist (Hadronisierung). Die Flugrichtung der
Teilchen die dabei entstehen, ist durch die Flugrichtung des ersten
Teilchens bestimmt und dadurch einen trichterförmigen Jet
bilden.
Teilchenjets die bei Proton-Proton Kollisionen entstehen treten
meist paarweise auf und besitzen etwa die gleiche Energie. Bei
Blei-Blei Kollisionen wird diese Symmetrie gebrochen. Durch die
enorme Dichte des Quark-Gluon Plasma (QPC), kommt es zu
Wechselwirkungen mit den Teilchen des Jets. Der Jet verliert dadurch
Energie (Jet-Quenching). Durch diesen Prozess können die
Eigenschaften eines QGP bestimmt werden. Das Jet-Quenching wurde
erstmals am RHIC-Beschleuniger bei Gold-Gold Kollisionen beobachtet,
jedoch zeigen die Resultate am CERN eine deutlich grössere
Asymmetrie.
Animation einer Blei-Ionen Kollision im
ATLAS Detektor
Quelle: ATLAS-Experiment
Simulation einer Pb-Pb Kollision:
Rot/Blau/Grün=Quarks; Weiss=Hadronen
Quelle: CERN
Dijet Asymmetrie im ATLAS Detektor
Quelle: ATLAS-Experiment
Dijet Asymmetrie (Seitenansicht)
Quelle: CMS Outreach
Dijet Asymmetrie (Frontalansicht)
Quelle: CMS Outreach
20.11.2010 - Blei-Kollisionen: Erste Ergebnisse
Seit der Umstellung auf die Kollision von Blei-Ionen sind
erst 2 Wochen vergangen, trotzdem konnten schon neue Erkenntnisse
publiziert werden. Mit Hilfe des ALICE Detektors konnte die Anzahl
geladener Teilchen gemessen werden die bei einer frontalen Kollision
zweier Bleikerne entstehen - mit einem überraschendem Ergebnis.
Die Teilchenzahl (ca. 18000 Teilchen) war viel höher als viele
Theorien bisher vorhergesagt hatten.
Desweiteren wurden auch Kollisionen betrachtet die nicht frontal,
sondern leicht versetzt verliefen. Mit diesen Daten konnte der sog.
elliptische Fluss bestimmt werden welcher darauf schliessen
lässt, dass sich ein Quark-Gluon-Plasma mehr wie eine ideale
Flüssigkeit, als ein Gas verhält. Diese Beobachtung deckt
sich auch mit denen am RHIC-Beschleuniger, die zum selben Schluss
führen.
Auch das CMS-Experiment konnte neue Erfolge verbuchen. So wurde
erstmals bei Schwerionen-Kollisionen Z-Bosonen nachgewiesen. All
diese neuen Erkenntnisse werden dazu beitragen viele Theorien zu
Schwerionenkollisonen auszuschliessen oder weiter zu verfeinern.
Gestern um 0:30 Uhr erfolgten die ersten Blei-Blei
Kollisionen. Da jedoch keine stabilen Strahlbedingungen vorlagen,
konnten nur einzelne Detektorelemente von ALICE, CMS und ATLAS
eingeschaltet werden. Danach mussten die Strahlen mehrmals gedumpt
werden; unter anderem aufgrund eines Problems mit dem Quench
Protection System, dessen Behebung einen Zugang zum LHC Tunnel
erforderte. Heute um 11:20 Uhr herrschten dann stabile Bedingungen
für eine vollständige Detektion der Kollisionen bei einer
Schwerpunktenergie von 2.76 TeV. Diese Energie ist 13.5 mal so hoch
wie die Energie des Schwerionenbeschleunigers RHIC in
den USA.
Anmerkung: Die Schwerpunktenergie von 2.76 TeV bei einer
Beschleunigungsenergie von 3.5 TeV ergibt sich aus:
Bleiisotop 208Pb: -
> Kernladungszahl(Z)= 82, Neutronenzahl(N)= 126, Kernmassenzahl(A)=
208
Energie pro Nukleon: 3.5 TeV x 82 = 287 TeV / 208 = 1.38 TeV/Nukleon
Schwerpunktenergie: 2 x 1.38 TeV = 2.76 TeV
Eine Pb-Pb Kollision hinterlässt bis
zu 3000 Teilchenspuren im Detektor.
Quelle: ATLAS-Experiment
Teilchenschauer im CMS Detektor.
Quelle: CMS Outreach
Teilchenschauer im CMS Detektor.
Quelle: CMS Outreach
04.11.2010 - Es werde Licht
Der nächste Meilenstein steht an. Heute endete der
LHC-Betrieb mit Protonen. Nun beginnen die Vorbereitungen für
die ersten Blei-Ionen Injektionen. Zuerst werden nur einzelne
Blei-Ionenpakete mit einer Energie von 450 GeV den LHC-Speicherring
durchlaufen, um die Kollimatoren optimal auszurichten und
Injektionstests durchzuführen. Danach werden die
Teilchenstrahlen auf ihren Interaktionspunkt (IP) ausgerichtet um
die Pakete zur Kollision zu bringen. Durch die Kollision zweier
Blei-Ionen wird am IP für kurze Zeit ein Quark-Gluon-Plasma
(QGP) mit einer Temperatur von mehreren Billiarden Grad Celsius
entstehen - ein Zustand wie er kurz nach dem Urknall geherrscht
haben müsste.
Da Blei-Ionenkollisionen eine vielfach höhere
Teilchenschauerdichte aufweisen als die Kollision zweier Protonen,
stellt dies eine besondere Herausforderung für die Detektoren
und das WLCG, das Netzwerk der Datenverarbeitung
dar. Der ALICE-Detektor
wurde speziell für die Erforschung dieser Zustände
konzipiert.
Läuft alles planmässig wird der Betrieb mit Blei-Ionen am
6. Dezember eingestellt und der LHC bis am Februar 2011 in den
Winter-Shutdown gebracht.
Durch den CMS-Detektor wurde ein Anzeichen für
ein neues Phänomen bei Proton-Proton Kollisionen hoher
Multiplizität entdeckt. Bei hoher Mulitplizität, d.h. bei
Kollisionen in denen vergleichsweise viele Teilchen entstehen (>
100), konnte eine Korrelation zwischen den Winkeln, mit denen die
neu entstandenen Teilchen am Kollisionspunkt auseinanderfliegen,
nachgewiesen werden. Der Winkel dieser Teilchen wird durch die
Pseudorapidität (η) und den Azimutalwinkel (Φ)
angegeben. Im Vergleich zu Kollisionen geringer Multiplizität
wurden bei hohen Teilchendichten Teilchenpaare erzeugt, die sich im
gleichen Azimutalwinkel vom Kollisionspunkt wegbewegen, so als ob
die Teilchen bei ihrer Entstehung im Kollisionspunkt irgendwie
aneinander gekoppelt waren.
Bei Kollisionen am RHIC-Beschleuniger in den USA konnte zwar ein
ähnlicher Effekt beobachtet werden, jedoch noch nie bei
Proton-Proton Kollisionen. Weitere Analysen sind nun geplant um
dieses Phänomen genauer zu untersuchen. Möglicherweise
können die LHC-Schwerionenkollisionen im November bei denen
Bleikerne zur Kollisionen gebracht werden weitere Hinweise liefern.
Pseudorapidität (η) /
Seitenansicht des CMS-Detektors
Quelle: CMS
Azimutalwinkel (Φ) / Frontansicht
des CMS-Detektors
Quelle: CMS
29.08.2010 - Ein Blick in die Zukunft
Die Laufzeit des LHC wird voraussichtlich 2030 enden. Bis
dahin ist allerdings schon einiges in Planung. Zuerst wird der LHC
nach rund 2-jährigem Betrieb Ende 2011 in eine längere
Umrüstungsphase von 15 bis 18 Monaten gehen, um die bestehenden
Verbindungen zwischen den Magneten auszutauschen und den
Beschleuniger auf 7 TeV (Schwerpunktenergie 14 TeV) vorzubereiten.
Dieser Zeitraum wird zudem genutzt um neue Detektorkomponenten
einzubauen und Defekte zu beheben. Nach Abschluss dieser Phase, wird
der Beschleuniger rund 3 Jahre lang laufen.
Gegen Ende 2015 sowie 2019 sind wieder längere
Umrüstungsphasen von 12 bis 15 Monaten geplant, um die
Luminosität noch weiter zu steigern. Die inneren Detektoren von
ATLAS, ALICE, CMS und LHCb werden deshalb durch Detektoren ersetzt,
die eine höhere Auflösung besitzen. Um die
Luminosität zu steigern werden neue Quadrupole eingesetzt,
deren Prototypen bereits heute konstruiert werden. Durch die neuen
Quadrupole kann der Teilchenstrahl noch besser fokussiert werden. Da
die Teilchenpakete jedoch nicht frontal kollidieren, sondern unter
einem bestimmten Winkel, durchdringen sich die Pakete nicht
vollständig. Ein anderes Konzept sieht daher vor, durch
spezielle Kavitäten (Crab Cavities) die länglichen
Teilchenpakete kurz vor dem Interaktionspunkt so zu drehen, dass sie
möglichst vollständig kollidieren.
Ein weiteres Konzept wäre die Umrüstung des LHC auf noch
höhere Energien (High Energy LHC). Dazu müssten
sämtliche Dipolmagnete von 8.3 auf 20 Tesla aufgerüstet
und neuartige Quadrupole eingesetzt werden. Dadurch könnten
Energien von 16.5 TeV (Schwerpunktenergie: 33 TeV) erreicht werden.
Jedoch würde darunter die Luminosität leiden, da nur noch
halb soviele Teilchenpakete beschleunigt werden könnten. Die
Realisierung dieses Konzepts, steht aber noch in den Sternen.
Aktuelles Problem: Schlechte Kontakte
zwischen den Supraleitern bzw. den Kupferstabilisatoren.
Quelle: CERN
Prototyp des neuen Quadrupols.
Quelle: LBNL
Bild oben rechts: Schema der Paketdrehung
vor dem IP.
rote Linie: Luminosität mit aktuellem Verfahren.
blaue Linie: Luminosität mit Crap-Verfahren.
grüne Linie Luminosität bei frontaler Kollision.
Quelle: CERN
Links: LHC / Rechts: High Energy LHC
Quelle: CERN
26.08.2010
Gestern wurde im Interaktionspunkt des CMS-Detektors eine
neue Rekordmarke der Luminosität erreicht. Zudem konnten
erstmals 50 Protonenpakete pro Strahlrohr injiziert werden. Die
Pakete bewegen sich nun nicht mehr in regelmässigen
Abständen durch den rund 27 Kilometer langen Speicherring,
sondern werden in zusammenhängenden "Zügen" (sog. Trains)
injiziert. Durch die jeweiligen Abstände zum jeweils
nächsten Paketzug erhalten die Kickermagnete damit
genügend Reaktionszeit für eine Extraktion.
Auch die LHC-Experimente konnten neue Erfolge vorweisen. So wurde
vom LHCb-Detektor der Zerfallskanal eines Z-Bosons beobachtet,
während der ATLAS- und CMS-Detektor erste Hinweise auf die
Produktion eines Top-Quarks entdeckten. Die LHC-Detektoren
hätten damit alle bekannten Quarksorten wiederentdeckt (Up und
Down, Charm und Strange, Top und Bottom). Das Top-Quark gehört
zu den schwersten der bekannten Elementarteilchen und konnte bisher
nur durch das Tevatron in den USA nachgewiesen werden (erster
Nachweis: 1995). Trotz der sehr geringen Erzeugungsraten von einem
Top-Quark in 100 Mio. Wechselwirkungen, können bei optimaler
Luminosität im LHC jährlich zehntausende Top-Quarks
erzeugt werden.
Für November 2010 sind die ersten Blei-Ionen Injektionen
geplant. Damit wird es auch für den ALICE Detektor erstmals so
richtig heiss, wenn in seinem Interaktionspunkt Bleikerne
kollidieren und Temperaturen von mehreren Billiarden Grad Celsius
erzeugen. ALICE wurde speziell dafür konstruiert sog.
Quark-Gluonen-Plasmen zu untersuchen, die bei solch extremen
Bedingungen für extrem kurze Zeiträume existieren
könnten. Bedingungen wie sie auch kurz nach dem Urknall
geherrscht haben könnten.
LHCb-Detektor: Zerfall eines Z-Bosons in
2 Myonen (dicke weisse Linien)
Quelle: LHCb-Collaboration
ATLAS-Detektor: Zerfall eines Z-Bosons in
2 Myonen (rote Linien)
Quelle: LHCb-Collaboration
18.05.2010
Bereits im September letzten Jahres wurde in der Halle des
LHCb-Experiments, ein Prototyp eines neuen Detektors installiert.
Die Installation des kompletten Detektors wurde nun genehmigt.
Das MoEDAL-Experiment (Monopole and Exotics Detector at the LHC) ist
auf die Suche nach exotischen Partikeln ausgelegt. Es besteht in
seiner endgültigen Konfiguration aus einem Array von 400
Modulen (Gesamtfläche 250 Quadratmeter) welche um den VELO-Detektor
angebracht werden. Ein Modul besteht aus zwei Aluminiumplatten die
einen Stappel aus 10 übereinanderliegenden Kunststoffplatten
einschliessen. Durchfliegt nun ein Teilchen diese Platten,
hinterlässt es charakterische Spuren im Kunststoff. Um die
Platten auszuwerten werden sie ausgebaut und in Kombination
chemischer Ätzprozesse und mikroskopischer Verfahren untersucht. Der
Detektor ist auf Langzeitmessungen ausgelegt. Der Ausbau der Platten
und deren Auswertung ist jeweils für den Wintershutdown oder
andere kurzzeitige Unterbrüche des LHC Betriebes vorgesehen (um
das komplette Array auszutauschen ist nur ein Zeitraum von 3 Tagen
nötig).
Folgende Ziele werden mit dem MoEDAL-Detektor verfolgt:
• Suche nach magnetischen Monopolen.
• Suche nach stabilen, supersymmetrischen Teilchen.
• Suche nach Higgs-Bosonen.
• Suche nach Relikten mikroskopischer schwarzer Löcher.
• Studien des Hintergrundrauschens der VELO Region.
Erläuterung des MoEDAL-Detektors.
Quelle: CERN
MoEDAL-Detektor
Quelle: CERN
Installierter Prototyp in der
LHCb-Caverne.
Quelle: CERN
17.05.2010
In den letzten Wochen begannen die Vorbereitungen um die
Anzahl der Protonenpakete und die Teilchendichte (Anzahl Protonen
pro Paket) zu erhöhen. Dazu liefen mehrere Testläufe bei
450 GeV und anschliessenden Beam Dump Studien. Durch die gewonnen
Daten wurde das Kollimatorsystem neu konfiguriert, um die
strahlnahen Detektorelemente bei höheren
Strahlintensitäten zu schützten. Dieses Wochenende konnte
die Anzahl der Protonenpakete von 2 Pakete/Strahl auf 4 und
schliesselich auf 6 Pakete/Strahl erhöht werden. Gleichzeitig
wurde auch die Protonenanzahl pro Paket auf 100 Millionen
erhöht. Durch die konsquente Steigerung der Luminosität,
verzeichneten die 4 grossen Detektoren bisher insgesamt über
eine Milliarde Kollisionen.
Die Befüllung des LHC-Speicherringes erfordert nicht nur ein
äusserst genaues Timing der Paketinjektionen und eine genaue
Einstellung des RF-Beschleunigungssystems. Um die Zahl der
Kollisionen möglichst gerecht unter den 4 grossen Experimenten
aufzuteilen, wird jeweils ein bestimmtes Befüllungsschema
angewendet. Der Hauptring des LHC ist dazu in 35640 sogenannter
"Buckets" unterteilt. Bei einer Füllung von jeweils 3
Protonenpakete pro Strahlrohr begegnen sich die Pakete pro Umlauf an
9 verschiedenen Stellen des Hauptringes. Jeder Begegnungspunkt
stellt einen Bruchteil (in Bezug zur Paketanzahl) der Gesamtzahl von
35640 Buckets dar.
Das effizienteste Schema hängt aber nicht nur von der Anzahl
der Protonenpakete ab. Der Interaktionspunkt des LHCb-Experiments
(IP8) liegt aufgrund der besonderen Bauweise dieses Detektors 11.5
Meter ausserhalb des "normalen" Füllschemas. Bei höheren
Paketzahlen werden die Pakete ausserdem nicht mehr gleichmässig
über den Ring verteilt zirkulieren. Da die Kickermagnete des
Beam Dump Systems eine bestimmte Zeit brauchen um ihr Magnetfeld
aufzubauen, werden zwischen den Paketen genügend grosse
Lücken freigelassen. Nicht jede Paketanzahl erweist sich damit
als sinnvoll. Eine mögliche zukünftige Erhöhung der
Paketanzahl wäre z.B. folgende: 16, 43, 96, 156 Pakete, usw..
Bucket-Konfiguration/Interaktionspunkte
(3 x 3 Pakete)
Bucket-Konfiguration (4 x 4 Pakete)
Quelle: CERN
Steigerung der Luminosität seit
Beginn 2010.
Quelle: CERN
23.04.2010
Das Large Hadron Collider Beauty-Experiment (LHCb), soll
u.a. zu neuen Erkenntnissen in der Frage führen, weshalb sich
beim Urknall Antimaterie und Materie nicht zu gleichen Teilen in
Energie umgewandelt haben. In der Optimierungsphase dieses Detektors
gelang nun ein wichtiger Schritt für zukünftige Messungen.
Durch die Rekonstruktion von rund 100 Teilchenspuren einer Kollision
(von insgesamt 10 Millionen Proton-Proton Kollisionen), konnte
indirekt ein Beauty-Teilchen, das B-Meson erstmals durch den
LHCb-Detektor nachgewiesen werden.
Nachdem zwei hochenergetische Protonen innerhalb des Vertexdetektors
kollidierten, entstand am Kollisionspunkt (primary Vertex) ein
B-Meson (B+). Dieses besteht aus einem Up-Quark (u-Quark)
und einem Anti-Bottom-Quark (-Quark)
welches nach einer Flugstrecke von 2 Millimeter in ein
J/Psi-Teilchen (J/ψ) und ein positiv geladenes Kaon (K+)
zerfällt. Das J/ψ-Teilchen zerfällt wiederum in ein
Myon (μ-) und ein Antimyon (μ+), welche
vom Myonenspektrometer
des LHCb-Detektors detektiert wurden. Das Kaon wurde in Kombination
der RICH-
und HCAL-Detektoren
nachgewiesen. Durch die Rekonstruktion all dieser Flugbahnen und
Massen der Teilchen, konnte der Zerfallspunkt (B-decay vertex)
berechnet und auf die Bildung eines B-Mesons geschlossen werden.
Anmerkung: Das Bottom-Quark (auch Beauty-Quark genannt) wurde 1977
am Beschleunigerring des Fermilab erstmals indirekt nachgewiesen.
Massgeblich beteiligt an dieser Entdeckung war u.a. der Physiker
Leon Max Lederman, auf den die populäre Bezeichnung für
das Higgs-Boson zurückgeht - das Gottesteilchen.
In der letzten Woche folgten zwei weitere wichtige Schritte
zur Erhöhung der Luminosität des LHC's. Zum einen
wurde die Intensität der Teilchenpakete von rund 2 Milliarden
Protonen pro Paket auf 20 Milliarden Protonen erhöht.
Inzwischen wurde durch die Auswertung der ATLAS-Daten zwei
Teilchenzerfälle entdeckt, die auf die Produktion eines
W-Bosons hinweisen. Bei einer Kollision am 01.04.2010 wurde ein Myon
und ein Neutrino nachgewiesen, eine andere Kollision am 05.04.2010
zeigte ein Elektron und ein Neutrino. Diese beiden Kollisionen
deuten auf den Zerfall eines W-Bosons. Das Neutrino selbst
hinterlässt im Detektor zwar keine Spuren, es kann aber durch
Kenntnis der Kollisionsenergie indirekt nachgewiesen werden. Wird
ein Neutrino bei einer Kollision erzeugt, fehlt ein bestimmter
Energiebetrag (ETmiss) in Bezug zur Gesamtenergie.
Die ersten W- und Z-Bosonen wurden 1983 am CERN durch den UA1-Detektor
(Speicherring: Super Proton Antiproton Synchrotron) nachgewiesen.
Optimale Beta-Werte bei den
Interaktionspunkten 1 + 5 (IP).
Quelle: CERN
Möglicher Zerfall eines W-Bosons in
ein Myon (rote Linie) und ein Neutrino (gestrichelte Linie).
Quelle: ATLAS-Experiment
Möglicher Zerfall eines W-Bosons in
ein Elektron (gelbe Linie) und ein Neutrino (gestrichelte Linie).
Quelle: ATLAS-Experiment
05.04.2010
Die Lebensdauer der beiden Strahlen wurde inzwischen weiter
erhöht. Gestern herrschten 18 Stunden lang ohne
Unterbrüche stabile Bedingungen für Kollisionen. Die
Kollisionsrate konnte zudem durch manuelle Korrekturen der
Strahlfokussierung auf 100 Kollisionen/Sek. gesteigert werden.
Sobald genug Daten vorliegen, wird ein automatisches
Fokussierungssytem die optimale Strahlausrichtung vornehmen. Zurzeit
werden pro Strahlrohr 2 Protonenpakete injiziert. In einem
nächsten Schritt wird die Anzahl der Protonenpakete
erhöht. Bis Ende 2010 sollen dann bis zu 720 Protonenpakete pro
Strahlrohr durch den LHC zirkulieren (die max. Kapazität liegt
bei 2808 Paketen pro Strahlrohr).
Heute morgen um 06:00 Uhr wurden die Beschleunigerkavitäten
für die Beschleunigung der Teilchen und die ersten 7 TeV
Kollisionen hochgefahren. 17 Minuten später musste der Strahl
jedoch wieder gedumpt werden und das RF-System wieder
heruntergefahren werden. Um 08:40 Uhr erfolgte die nächste
Ramp-Phase auf 3.5 TeV. Auch dieser Versuch schlug fehl und endete
für die Protonen im Beam Dump.
Der dritte Versuch der Teilchenbeschleunigung startete um 11:50 Uhr.
Diesmal klappte alles und die Teilchen konnten erfolgreich auf 3.5
TeV beschleunigt werden. Um 12:58 Uhr traf dann schliesslich das
lang erwartete Ereignis ein. Die Experimente verzeichneten die
weltweit ersten 7 TeV Kollisionen.
Bis um 16:30 Uhr herrschten stabile Bedingungen für
Kollisionen. Während dieser Zeit registrierten die Detektoren
über eine halbe Million Kollisionsereignisse. Damit endete die
jahrzehnte lange Vorbereitungsphase die von vielen
Rückschlägen begleitet war und läutet nun eine neue
Ära der Hochenergiephysik ein. Die Rucksäcke sind gepackt.
Die Reise beginnt...
(Anm.: Die Seite
www.lhc-facts.ch war heute aufgrund überlasteter Server
vorübergehend nicht erreichbar. Wir bitten Sie um
Entschuldigung.)
Tag der ersten 7 TeV Kollisionen.
Quelle: CERN
Moment der ersten 7 TeV Kollisionen.
Quelle: CERN
7 TeV Kollision im ALICE Detektor.
Quelle: CERN
7 TeV Kollision im ALICE Detektor.
Quelle: CERN
7 TeV Kollision im ATLAS Detektor.
Quelle: ATLAS-Experiment
7 TeV Kollision im ATLAS Detektor.
Quelle: ATLAS-Experiment
7 TeV Kollision im CMS Detektor.
Quelle: CERN
7 TeV Kollision im CMS Detektor.
Quelle: CERN
7 TeV Kollision im CMS Detektor.
Quelle: CERN
7 TeV Kollision im LHCb Detektor.
Quelle: CERN
7 TeV Kollision im LHCb Detektor.
Quelle: CERN
28.03.2010
In der letzten Woche musste eine ganze Serie von Problemen
gemeistert werden. Am Mittwoch fiel kurzzeitig das Cold
Compression System (CCS) im Sektor 2-3 aus. Am Donnerstag wurde ein
Feueralarm durch einen Kurzschluss in einem Transformator
ausgelöst. Dieser Transformator wird mit einer Spannung von
rund 18000 Volt gespeist und versorgt den Dipolmagneten
von ALICE mit Energie. Die Reparatur dauerte bis am Freitag Abend.
Am Samstagmorgen um 03:00 Uhr trat zudem ein Vakuumleck in der
Nähe eines TED-Absorbers (Transferline 2) auf, was
erneut einen Zugang zu den Tunnelsystemen erforderte.
Der Lohn all dieser Mühen: Heute konnte zum ersten mal in jedem
Strahlrohr 2 Protonenpakete auf jeweils 3.5 TeV beschleunigt werden.
Mit dieser Konfiguration sind kommenden Dienstag auch die ersten 3.5
TeV Kollisionen geplant. Da die Fokussierung der Teilchenpakete auf
ihren Interaktionspunkt einen überaus komplexen Prozess
darstellt und die Voraussetzungen dafür optimal sein
müssen, bleibt es spannend ob dies am Dienstag gelingen wird.
Möglich ist auch, dass die ersten Kollisionen erst Tage oder
sogar Wochen später erfolgen. Die Welt schaut am nächsten
Dienstag jedenfalls gebannt nach Genf.
Reparaturarbeiten am Transformator.
Quelle: CERN
Fehlerhafte Dichtung (roter Kreis) vor
einem TED-Absorber.
Quelle: CERN
19.03.2010
Die Spannung steigt! Heute morgen um 05:20 Uhr konnten zum
ersten mal beide Teilchenstrahlen auf 3.5 Teraelektronenvolt
beschleunigt werden. Damit wurde ein weiterer neuer Weltrekord
aufgestellt. Nun beginnen die letzten Vorbereitungen der ersten
Kollisionen bei einer Schwerpunktenergie von 7 TeV.
3.5 TeV!
Quelle: CERN
12.03.2010
In den letzten zwei Wochen wurden verschiedene
Modi durchgeführt und die Systeme des Beschleunigers
ausführlich getestet. Unterbrochen wurden diese
Standardverfahren wie Injektionstests, Beam Dump und Kollimator
Studien, Tuning, Orbitkorrekturen, RF-Systemtests, durch kleinere
Probleme. Mehrere Schaltkreise des neuen Quench Protection Systems
mussten ausgetauscht werden. Vereiste Filter im Kühlsystem und
der Ausfall des Cold Compression System (CCS) aufgrund
eines defekten Drucksensors, führten zu etwas längeren
Unterbrechungen. Die Behebung dieser Probleme war mit partiellen
Erwärmungen der Magnete verbunden. Die Betriebstemperatur
konnte aber innerhalb von einigen Stunden wieder hergestellt werden.
Alles in allem schreitet die Maschinenoptimierung planmässig
voran. So konnten heute um 21:11 Uhr die Protonen erstmals wieder
auf die letztjährige Rekordenergie von 1.18 TeV beschleunigt
werden.
Beschleunigung auf 1.18 TeV
Quelle: CERN
28.02.2010
Am Freitag wurden die Tunnelsysteme zum LHC wieder
versiegelt. Damit endete die rund 8-wöchige Installation des
neuen Quench Protection Systems (nQPS). Die anschliessende
Startphase verlief aber etwas holprig. Eine erste geplante Injektion
am Freitag Abend musste wieder abgebrochen werden, da u.a. Probleme
in den Magnettriplets bei IR1 (IR = Insertion Region) in der
Nähe des ATLAS-Experiments auftraten. Diese Triplets, die sich
auf beiden Seiten des ATLAS-Experiments befinden, dienen dazu die
Teilchen auf den Kollisionspunkt zu fokussieren. Die
Probleme konnten aber schnell behoben werden.
Am Samstag war es dann soweit. Nachdem die Vorbeschleuniger die
Protonenpakete auf eine Energie von 450 GeV beschleunigten, erfolgte
um 23:20 Uhr die Injektion in den LHC-Speicherring. Um 02:42 Uhr
gelangen mehr als hundert Ringumläufe gegen den Uhrzeigersinn
und um 04:10 Uhr zirkulierte ein Strahl für mehrere Sekunden in
Gegenrichtung. Damit beginnt der längste Run in der Geschichte
des CERN. Nun gilt es den Strahl zu tunen
und die Lebenszeit der Strahlen schrittweise zu erhöhen.
Strahlposition TDI
(Transfer line Internal beam Dump)
Quelle: CERN
Splash-Event aufgezeichnet von ATLAS
Quelle: CERN
01.02.2010
Ein neuer Fahrplan steht an. Letzte Woche trafen sich
Physiker, Techniker und Experten in Chamonix (Frankreich), um in
einem intensiven Workshop den aktuellen technischen Zustand des
LHC's zu beurteilen und die weitere Vorgehensweise zu besprechen.
Die derzeitigen Arbeiten am neuen Quench Protection System sind fast
abgeschlossen und die Magnete damit fit für einen Betrieb von
3.5 TeV. Die Analyse der Aufrüstung der supraleitenden
Verbindungsstellen zwischen den Magneten auf 7 TeV ergab jedoch,
dass dies weit mehr Zeit beanspruchen wird als bisher angenommen.
Ende 2011 wird der LHC deshalb in eine längere Shutdown Phase
von rund 18 Monaten gehen, um die Verbindungen der Magnete in dieser
Zeit auf 7 TeV aufzurüsten.
Der neue Fahrplan sieht vor, den Beschleuniger für die
nächsten 18 bis 24 Monate nur mit einer Energie von 3.5 TeV zu
betreiben. Ausserdem wurde der Plan, den Beschleuniger
zwischenzeitlich mit 5 TeV zu fahren, fallen gelassen um ein anderes
Ziel zu erreichen: Eine bestmögliche Kollisionsdichte bei 3.5
TeV.
04.01.2010
2010 - Das Jahr neuer Physik? Nach den erfolgreichen ersten
Testläufen letzten Jahres, geben sich die Wissenschaftler und
Techniker am CERN zuversichtlich, den Beschleuniger auch in diesem
Jahr auf bisher unerreichte Energien hochfahren zu können. Doch
bevor es soweit ist, steht eine 6-wöchige Testphase, u.a. des
Quench Protection Systems, bevor. Das neue Sicherheitssystem, das
die supraleitenden Strukturen vor einem Quench schützen soll,
wird dabei auf die angestrebten Energien von 3.5 TeV und 5 TeV
validiert. Ausserdem werden kleinere Reparaturen und Optimierungen
der Beschleunigersysteme, einzelner Überwachungssysteme und
Teile der grossen Detektoren durchgeführt.
Nach Abschluss dieser Phase, werden die Tunnelsysteme Mitte Februar
wieder versiegelt und der Beschleuniger langsam auf 3.5 TeV
hochgefahren und damit das Tor zu einem bisher unbekannten
Energiebereich geöffnet.
Techniker arbeiten am Quench
Protection System.
Quelle: CERN
Das neue Quench Protection System
Quelle: CERN
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