Liebe Wissenschaftsfreunde! Ich heiße Katharina Mair und bin Physikerin am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf. Dort wird gerade emsig am großen Hadronenbeschleuniger, dem Large Hadron Collider (LHC), gearbeitet. In diesem Ringbeschleuniger sollen Protonen mit einer Energie von 7 TeV in Kollision gebracht und mit Hilfe von Teilchendetektoren die Physik dieser Miniatur-Urknalle erforscht werden.
Meine Spezialität sind Bau und Funktionsprüfung von Myon-Detektoren. Myonen zeichnen sich durch ihre elektrische Ladung und ihre hohe Masse aus. Die Energie der Myonen lässt sich dank ihrer elektrischen Ladung bestimmen: Die Myonen werden durch ein Magnetfeld abgelenkt, und ihre Energie aus der Stärke der Bahnkrümmung berechnet.
Myon-Detektoren sind in der Regel Gasdetektoren: Das Gas wird entlang der Myonbahn ionisiert, und durch Anlegen einer Gleichspannung werden die Elektronen zur Anode, die positiven Ionen zur Kathode, gesaugt und liefern ein messbares elektrisches Signal. Die große Herausforderung für LHC-Detektoren liegt in der außerordentlichen Dimension des LHC-Projektes: Aufgrund der hohen Kollisionsenergie am LHC verlangt die Bestimmung der ebenfalls hohen Myonenergie ein starkes Magnetfeld, eine lange Myonspur (Myondetektoren entlang einer Strecke von einigen Metern) und extreme Präzision in der Einzel-Punkt-Messung (im Bereich von einigen 10 Mikrometern).
Während der letzten drei Jahre habe ich am Test des Myon-Spektrometers des größten LHC-Experiments ATLAS mitgearbeitet. Die Teilchenspur wird hier mit gasgefüllten Driftrohren an drei Punkten über eine Länge von 14 m gemessen und rekonstruiert. Ein Myon von typischerweise 1 TeV wird im ATLAS Magnetfeld von 0,5 Tesla eine Spurkrümmung erfahren, die nur etwa 500 μm (10-6 m) von der Geraden abweicht. Die Messgenauigkeit an jedem Punkt darf demnach nicht schlechter als 50 μm sein. Das erfordert neben der Genauigkeit der Gasdetektoren eine raffinierte Detektor-Positions-Kontrolle, die mit optischen Kameras verwirklicht wird. Das erfreuliche Ergebnis dieses Systemtests mit Myonen von bis zu 180 GeV aus dem SPS-Beschleuniger am CERN mit allen dazugehörenden Details habe ich in meiner Dissertation "Performance Validation of the ATLAS Muon Spectrometer" (link) präsentiert.
Seit Mai 2005 bin ich Mitglied der LHCb-Myon-Gruppe am CERN. Dieses Myonsystem basiert auf Vielfachdrahtkammern, deren Bau, Test, Installation und letztendlich Inbetriebnahme ich in den nächsten zwei Jahren begleiten werde. Wenn LHC im Jahre 2007 zu laufen beginnt, wird sich das LHCb-Experiment vor allem der Suche nach CP-Verletzung im B-System widmen.
Bis dahin liegt allerdings noch ein Stück Arbeit vor mir.
Katharina Mair
Kontakt: Katharina.Mair@cern.ch
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