imensions ie dunkle Energie?

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "imensions ie dunkle Energie?"

Bernhard Holst
vor 5 Jahren
Abrufe

1 MMER NOCH UNBEANTWORTETE FRAGEN... imensions Warum haben wir Masse? HIG GGS Teilchen? Was füllt das Weltall ll aus? Dunkle Materie, was ist das? Un ie dunkle Energie? Wieviele Dimensionen hat die Wirklichkeit? ND DIE ANTWORT eilchenkollisionen bei hohen Energien

2 eilchenkollisionen sind alltäglich. elbst hochenergetische Teilchenkollision nen: KOSMISCHE STRAHLUNG Ein fixed target experiment. Andauernd wird bombardiert. die Atmosphäre der Erde mit hochenergetischen Teilchen Warum kann man diese Kollisionen nicht verwenden, um unsere Fragen zu beantworten? Uns interessieren Kollisionsprodukte, die mit geringen Wahrscheinlichkeiten erzeugt werden. anze Erde als Detektor?

3 o? ann? ieviel? i elche Ausgangsenergie? g g TEILCHENBESCHLEUNIGER die intelligentere Variante: TEILCHEN-COLLIDER

4 ixed Target Experiment Energie für Teilchenproduktion 1 Teilchenstrahl E E 1 Beispiel: CERN Neutrinos to Gran Sasso Anlage ollider 2 Strahlen!!! Energie für Tilh Teilchenproduktion: dkti

er Large Hadron Collider (LHC) ist ein Protonen-Collider* mit

GIE & Eventrate *später insteins Masse-Energie-Äquivalenz E = m c 2 Wir

..die Energie, die ein Elektron beim Durchlaufen der Spannung von 1 Volt

5 er Large Hadron Collider (LHC) ist ein Protonen-Collider* mit eindrucksvollen arametern. GIE & Eventrate *später insteins Masse-Energie-Äquivalenz E = m c 2 Wir messen die Masse in Einheiten ev (Elektronvolt)...die Energie, die ein Elektron beim Durchlaufen der Spannung von 1 Volt bekommt. TeV = ev LHC wird die Protonen auf 7TeVbeschleunig gen: 14 TeV pro Kollision TeV schwe neue Teilchen. teressante neue Teilchen erzeugt man selten.

6 m CERN das führende Teilchenphysiklabor in Europa, in der Nähe von Genf a. 100 m unter der Erde einem kreisförmigen i Tunnel mit einem unnel) UMFANG VON 27 km (ehemaliger LEP LHC : 27 km long 100m underground ATLAS

7 eladene Teilchen werden in elektrischen Feldern beschleunigt Für eine Energie von 7 TeV Spannung von 7 TV durchlaufen o o Man schafft ca. 10 MV/m (supraleitende Kavitä äten): erforderliche Länge für Linearbeschleuniger: 35 (20 MV/m) Kreisförmige Beschleun niger: o oftmaliges Durchlaufen derselben Beschleunigerstrecke. ie geladenen Teilchen werden mit Magnetfeldern auf der Bahn gehalten, fokus d in Kollision gebracht. o o Teilchenbahnkorrektur: Dipolmagnet Strahlgrößekorrektur: Quadrupolmagnet o...

33 T Erdmagn 50 ut = 50/1000 erkömmliche

8 elches Magnetfeld braucht man, um die Protonen auf einer Kreisbahn zu halten Kreisbahnradius vorgegeben: LEP Tunnel Energie 7 TeV B e 0 p R ntwort: 8.33 T Erdmagn 50 ut = 50/1000 erkömmliche Elektromagnete: Maximumm 2 T supraleitende Elektromagn nete für den LHC

9 upraleitende Kabel: Supraleiter Niobium-Titan Strand Cable Filament araus werden die Magnetspulen gewickelt. ie Arbeitstemperatur dieser Leiter: 1.9 K ~ - 271º C ühlflüssigkeit: supraflüssiges Helium Magnete sind in He-Bad I B I I

10 Temperatures around the ring.

Strom von 11 850 A ei 7 TeV sind 11 GJ Energie in

12 sgesamt haben wir ~ 8000 Magnete 00 km supraleitendes Kabel ~ 1200 t 3 T entspricht einem Strom von A ei 7 TeV sind 11 GJ Energie in den n Magneten gespeichert. reis der Maschine (ohne Experimente und Computing): 5 Mrd. CHF enötigte Leistung 180 MW Verbrauch ~ 700 GWh/yr (10 % vom Kanton Genf)

13 LHC Hauptdipol: 35 t, 15 m lang.

15 HC Eventrate = 10 9 Events pro Sekunde. ventrate = Wirkungsquerschnitt der Protonen (E) Luminosität minosität hängt ab von Anzahl der Teilchenpakete und Anzahl der Teilchen eilchenpaket o Außerdem Größe der Strahlen am Interaktionspunkt und Kreuzungswinkel ür die nominelle LHC Eventrate braucht man 2808 Teilchenpakete mit je Proton nen ei 7 TeV entspricht das 360 MJ gespeichert im Strahl

16 Biti Britischer Flugzeugt tä träger mit it12k Knoten..oder einem Auto (3200 kg) mit 1700 km m/h Ein LHC Strahl mit nur einem 1/400 de er gespeicherten Energie bohrt Löcher in Metall 6 cm Experiment in der Injektionslinie des L

17 : Erste Studien zu LHC Proje ekt 989 : Start der LEP Operation (Z-factory) 994 : Genehmigung des LHCs durch den CERN Council 996 : Endgültige Entscheidung für Bau des LHCs 996 : LEP Operation bei 100 GeV (W-factory) 000 : Ende der LEP Operation 002 : LEP aus dem Tunnel entfernt 003 : Start der LHC Installation 005 : Start des Hardware Commissionings 008 : Erste Inbetriebnahme mit Strahl

18 ommer 2008 LHC Injektionstests kleine Intensität: 2 x 10 9 Protonen llimator Injej ektion Test t 1 2 Injektion Test September August t

19 10. September LHC Start-up...und die e Medien

20 leine Intensität: 1/ der nominellen Intensität

21 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2

22 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2

23 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2

24 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2

25 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2

26 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2

27 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2

28 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2

29 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2

30 50 Minuten Strahl 1 60 Minuten Strahl 2 Nach 1 Tag: Stabiler Strahl, Lebensdauer

31 ährend eines Tests für 5 TeV Operation ist eine Verbindung eines supraleitende abels zwischen 2 Magneten aufgebrochen. 0 MJ in einem Punkt verloren Schm elzen des Kabels an der Stelle und eliumverlust tart-up erst wieder nächstes Jahr

32 er LHC ist eines der faszienierendsten i Experimente der Menschheitsgeschichte hi ht cher zu erzeugen ist auf jeden Fall unsere Sorge... ber nicht Singularitäten in der Raumzeit... ondern viel mehr Löcher, die man ohne weiteres in Vakuumkammern oder

Ähnliche Dokumente

Teilchenbeschleuniger Collider

Teilchenbeschleuniger Collider 1. Theoretische Grundlagen 1.1 Warum baut man Collider In der heutigen Grundlagenforschung steht man oft vor Aufgabe, neue bisher nicht beobachtete Teilchen zu finden und