CERN’ed: ALICE im Wunderland

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Kommentare

Wenn Physiker versuchen, etwas über das Universum herauszufinden, dann würden sie, so sollte man annehmen, erstmal ein Teleskop benutzen. Ein möglichst großes, da das meiste im Universum recht weit weg ist. Da Wissenschaftler aber recht pragmatische Menschen sind, bauen sie, anstatt immer größerer Teleskope, einfach ein Experiment, in dem sich die Bedingungen kurz nach dem Urknall (dem “Teil” des Universums, der am weitesten1 von uns entfernt ist) reproduzieren lassen. Damals war die Welt noch in Ordnung herrschte eine Temperatur von ca. zwei Billionen Grad2 und die Teilchen befanden sich verständlicherweise in komplett anderen Zuständen.

Aber von vorne (bzw. von hinten, chronologisch), fast die gesamte heute bekannte Materie besteht aus den gleichen Elementarteilchen, nämlich neben Elektronen aus den up- und down-Quarks3. Je drei davon ergeben ein Proton (zweimal up, einmal down) bzw. eine Neutron (einmal up, zweimal down). Die dominierende Wechselwirkung zwischen den auch elektrisch geladenen Quarks ist die starke Kraft. Diese wird durch sogenannte Gluonen übertragen, die ihrerseits eine Masse haben und dadurch auch zur Gesamtmasse der Protonen bzw. Neutronen beitragen. Diese sind nämlich etwa 100 mal schwerer als die Quarks aus denen sie bestehen zusammen, was trotz der Gluonen bislang nicht wirklich verstanden ist. Eine weitere Besonderheit der Quarks, die mitverantwortlich für all den Aufwand in Genf ist, besteht darin, dass sie in der Welt wie wir sie kennen ausschließlich in gebundenen Zuständen, d.h. zu Mesonen (Quark plus Antiquark) oder Baryonen (drei Quarks) kombiniert vorkommen.
Quar-Gluonen-Plasma
Quark-Gluonen-Plasma

Genau das war kurz nach dem Urknall anders, und hier kommt ALICE ins Spiel, einem der Detektoren am LHC. ALICE steht für A Large Ion Collider Experiment und die Ionen, die hier kollidieren, sind Bleikerne. Prallen diese mit jeweils 5,5 TeV aufeinander, so erzeugen sie winzige Regionen von ungefähr der Größe eines Atomkerns, in denen Temperaturen ähnlich denen zur Zeit des Urknalls herrschen und bei denen Quarks und Gluonen nicht mehr gebunden als schwere Teilchen existieren, sondern quasi frei als sogenanntes Quark-Gluonen-Plasma, als eine Art Miniaturabbildung des frühen Universums (genau genommen ist also das Wunderland in ALICE, und nicht ALICE im Wunderland4 ).

Ein bisschen ist ALICE damit mitverantwortlich für die ganze negative Publicity der letzten Monate, denn diese Kollisionen sind es, denen die Bildung von die Welt aufsaugenden sog. Strangelets unterstellt wird. Da am CERN aber keine wahnwitzigen5 kriminellen Masterminds arbeiten, wird ALICE stattdessen benutzt, um die Teilchen zu untersuchen, die bei diesen Temperaturen entstehen.

Alice von außen
Alice von außen6

Diese durchfliegen zunächst das Inner Tracking System (bestehend unter anderem aus dem Silicon Pixel Detector, der Time Projection Chamber und dem Transition Radiation Detector), in dem die Teilchen auf Richtung, Ladung, Ursprung und sonstige grundlegende Charaktereigenschaften geprüft werden. Weiter geht’s dann, nachdem im Time of Flight Detector die Flugzeit bestimmt wird, zur High Momentum Particle Identification sowie gegebenenfalls in das Dimuon Spectrometer, den beiden Detektoren, die die entstandenen Teilchen direkt oder über ihre Zerfallsprodukte identifizieren. Zuletzt gibt das Photon Spectrometer noch Aufschluß über die Energie und damit auch über die Temperatur, die bei der Kollision im Mini-Big-Bang7 geherrscht hat.

Wer jetzt übrigens findet, dass ALICE von den drei großen Detektoren der sexieste ist, kann das zeigen, in der er/sie sich im ALICE-Shop Karten für die nächste Nerd-Pokerrunde oder einen schicken Briefbeschwerer zulegt.

  1. Raumzeit-Kontinuum anyone? []
  2. für SI-Bevorzuger: ca 2.000.000.000.273 Kelvin []
  3. Namen sind Schall, Rauch und im Fall von Teilchenphysik oft ein Fall von fehlender oder zuviel Fantasie []
  4. was Steuerflüchtlinge und Käseliebhaber vielleicht anders sehen []
  5. wen würden die schwarzen Löcher wohl zuerst aufsaugen? Na? []
  6. Bild von flickr []
  7. ein riesiger Knall, aber halt in winzig, aber wenn der große wäre…! []
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2 Antworten auf CERN’ed: ALICE im Wunderland

  1. veloxid sagt:
    #1

    och das kartenspiel ist aber tolll

  2. Basti sagt:
    #2

    Man muss denen von ALICE ja lassen, dass sie mit Abstand die meisten Spuren auf den Bildern haben. Hübsch.

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