Bergische Forschende auf der Suche nach Elementarteilchen

Forschende der Bergischen Universität arbeiten seit Anfang der 1970er Jahre am CERN. Zurzeit sind sie an der Datennahme, dem Umbau und der Datenauswertung des ATLAS-Detektors beteiligt, mit dem eine große Bandbreite an Fragestellungen zur Physik der Elementarteilchen untersucht werden. Im Detektor kollidieren die zwei Protonstrahlen des „Large Hadron Collider“, des leistungsstärksten Beschleunigers der Welt. Schwerpunkte der Forschung sind die Vermessung der Eigenschaften des „Higgs-Bosons“ und des „Top-Quarks“ und die Suche nach neuen, noch unbekannten Teilchen und Kräften. Higgs-Bosonen sind Anregungen des Higgs-Feldes, welches den ganzen Raum ausfüllt und den Elementarteilchen ihre Masse verleiht. Nur massebehaftete Elementarteilchen können Bausteine für Strukturen wie Atome und Atomkerne sein. Das Top-Quark ist das schwerste aller Elementarteilchen, weil es eine besonders starke Bindung an das Higgs-Feld besitzt. Deshalb eignet es sich besonders gut für Suchen nach neuen Phänomenen in der Teilchenphysik.  

Beeindruckende Exkursion unter Tage

Im Rahmen ihres Besuchs konnten die beiden Besucherinnen den ATLAS-Detektor in 90 Metern Tiefe besichtigen. Der Detektor besitzt beeindruckende Dimensionen, eine Länge von 44 und eine Höhe von 25 Metern, und ist nur während der Betriebspausen zugänglich. Geführt wurde die Besuchsgruppe, zu der auch vier Wuppertaler Doktorand*innen gehörten, vom Sprecher der ATLAS-Kollaboration, Dr. Andreas Höcker. Er erläuterte die Funktionsweise des Detektors und betonte die wichtigen Beiträge der Wuppertaler Arbeitsgruppe zum Bau und Umbau des Silizium-Pixeldetektors, der sich im Zentrum von ATLAS befindet und sehr präzise Ortsinformation zur Flugbahn der bei den Kollisionen entstehenden Teilchen liefert. Neben der Besichtigung des Detektors in der unterirdischen Kaverne konnten die Besucherinnen auch einen Blick in den Kontrollraum werfen, der sich im Erdgeschoss des Detektorkomplexes befindet und von dem aus der Detektor überwacht und gesteuert wird.

Wuppertal baut am neuen Detektor

Im Anschluss führte Prof. Wagner die Besucherinnen zu einem Labor, in dem die Vorbereitungen für den Zusammenbau des neuen Pixeldetektors laufen, der im Jahr 2029 in Betrieb gehen soll. Seit 2015 entwickeln die Wuppertaler Physiker*innen Komponenten für den neuen Detektor. Am Neubauprojekt sind weltweit 60 Physikinstitute beteiligt. Sie liefern Bauteile, die sie in ihren Instituten und zum Teil mit Partnern in der Industrie produziert haben, ans CERN, wo sie zum Detektor zusammengesetzt werden. Erste Detektormodule sind verfügbar und werden in dem Labor am CERN intensiv getestet.

Der Besuch des CERN endete mit einem Rundgang durch die erst Oktober 2023 eröffnete Ausstellung des Science Gateways. Es erklärt Interessierten anschaulich mit vielen interaktiven Ausstellungsstücken die Inhalte und Methoden der Elementarteilchenphysik.