CERN. European Organization for Nuclear Research Über 50 Jahre Grundlagenforschung in Physik. das Labor die Beschleuniger die Experimente die Physik

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Gerhard Hafner
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1 European Organization for Nuclear Research Über 50 Jahre Grundlagenforschung in Physik CERN das Labor die Beschleuniger die Experimente die Physik Dr. Sascha Marc Schmeling CERN PH

2 Eine Einführung die Organisation CERN das Labor des CERN Hochenergiephysik Beschleunigeranlagen LHC First Light and Last Beam 2008 Experimente Spin-Offs Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 2

3 Geschichte Erste Ansätze ziviler Forschung im Bereich der Nukleartechnik Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Italien, Gründung des Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire unter der Jugoslawien, Obhut der UNESCO Niederlande, Oktober 1952 Norwegen, Schweden, Schweiz Standortauswahl für Genf 1. Juli 1953 Unterzeichnung der CERN Charta 29. September 1954 Abschluß des Ratifikationsprozesses in den ursprünglichen zwölf Mitgliedsstaaten Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 3

4 Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 4

5 CERN Das Laboratorium insgesamt 19 Teil-Standorte 195 ha 25 km Straßen 750 Grünflächen 574 Gebäude m² Gebäudefläche m² Grundfläche m² Nutzfläche 23 Zugangsschächte 251 unterirdische Bereiche 1701 verschiedene Nutzungen Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 5

6 CERN Organisation CERN Rat CERN FC CERN SPC Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 6

7 CERN User 2008 Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 7

8 HochEnergiePhysik Auf der Suche nach dem, Was die Welt im Innersten zusammenhält Suche nach elementaren Teilchen Kräften Symmetrien Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 8

9 Geschichte des Universums Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 9

10 Standardmodell Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 10

11 Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 11

12 Beschleuniger bei CERN Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 12

13 LHC Von der Idee zum Beschleuniger 1982 : Erste Projektstudien 1983 : Z 0 -Ereignis am Sp p S 1985 : Nobelpreis für S. van der Meer und C. Rubbia 1989 : Beginn des LEP-Betriebs (Z Factory) 1994 : Zustimmung zum LHC durch das Council 1996 : Endgültige Entscheidung zum Baubeginn 1996 : LEP Betrieb bei 100 GeV (W Factory) 2000 : Ende des LEP Betriebs 2002 : Abschluß des LEP Abbaus 2003 : Beginn der LHC Installation 2005 : Beginn der LHC Tests 2008 : Erste Betriebsaufnahme LHC 2009 : Physik! Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 13

14 LHC Tunnel Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 14

15 56.0 mm +- 3σ ~1.3 mm Beam +/- 3 sigma Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 15

16 Herausforderung: Strahlenergie x 200 Strahlenergie [MJ] x R.Assmann Teilchenimpuls [GeV/c] Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 16

17 Strahlenergie 25 ns Strahlenergie = Energie eines Protons im Strahl Anzahl der Protonen pro Wolke Anzahl der Wolken pro Strahl Energie eines Protons: 7 TeV Protonen pro Wolke: 1, Wolken pro Strahl: 2808 particle free abort gap of 3 µs Kicker strength Time Illustration of kicker risetime Kicker magnets constant angle Beam dump block Strahlenergie: 346 MJ Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 17

18 Strahl 1 Q5L Q4L Schneller Kicker-Magnet Septum zur Ablenkung des Strahls h/v Kicker-Magnet ca. 700 m Beam Dump Block Q4R ca. 500 m Q5R AB - Beam Transfer Group Strahl 2 Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 18

19 Gesamtstrahl auf einen Kupferblock 2808 Wolken Energiedichte [GeV/cm 3 ] auf dem Block Kupferblock 2 m schmelzen verdampfen Blocklänge [cm] N.Tahir (GSI) et al. Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 19

20 Beam Dump Block - Layout Strahl-Absorber (Graphit) ca. 8 m Beton- Abschirmung L.Bruno Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 20

21 Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 21

22 Spulenanordnung in den Dipolen 15 m long Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 22

Pipes for helium Cryostat Thermal shields Vacuum vessel Superconducting cables 13 ka Protection diode 42 sc bus bars 600 A

23 6 superconducting bus bars 13 ka for B, QD, QF quadrupole Eine von 1800 Verbindungen zwischen supraleitenden Magneten im LHC 20 superconducting bus bars 600 A for corrector magnets (minimise dipole field harmonics) To be connected: Beam tubes Pipes for helium Cryostat Thermal shields Vacuum vessel Superconducting cables 13 ka Protection diode 42 sc bus bars 600 A for corrector magnets (chromaticity, tune, etc.) + 12 sc bus bars for 6 ka (special quadrupoles) Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 23

pro Sektor reduziert auf 1,3 GJ Unkontrollierte Energieableitung wird verhindert durch Strom-um-leitung

24 Magnetenergie E Dipol = 0.5 L Dipol I 2 Dipol gespeicherte Energie in einem Dipol: 7,6 MJ Energie in allen 1232 Dipolen: 9,4 GJ pro Sektor reduziert auf 1,3 GJ Unkontrollierte Energieableitung wird verhindert durch Strom-um-leitung durch Bypass- Dioden Energie wird durch einen Schalter auf eine Widerstandsbank geleitet, die sich auf 300 ºC aufheizt 13 ka Schalter aus Protvino, Russia Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 24

25 Strahl Rundum Dr. Sascha Marc Schmeling CERNCourtesy R. Bailey 25

26 Status heute Bulletin

25-09-09 LHC 2009 LHC status - LHCb week All dates approximate Reasonable machine

27 LHC 2009 LHC status - LHCb week All dates approximate Reasonable machine availability assumed Stop LHC with beam ~17 th December 2009, restart ~ 7 th January 2010

28 LHC Ereignis Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 28

29 Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 29

30 CMS Event Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 30

31 Spin-Offs Dr. Sascha Marc Schmeling CERN 31

32 Fragen??

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