Wissenschaftler testen ständig die Grenzen unseres Verständnisses dessen, was die elementarsten Bestandteile unseres Universums ausmacht. Aber um diese Grenzen weiter auszutesten, muss die Technologie Schritt halten.
Jetzt hat CERN angekündigt, dass sein Experiment Large Hadron Collider Beauty (LHCb) im Jahr 2020 einen brandneuen Detektor erhalten wird.
Der Detektor, der als Szintillations-Faser-Tracker (SciFi) bezeichnet wird, wird mehr von den Hunderten Millionen Protonenkollisionen erfassen, die jede Sekunde am LHCb erzeugt werden. Derzeit können die Detektoren nur 2.000 pro Sekunde sehen, aber SciFi hofft, dies dramatisch verbessern zu können.
„Um mehr Informationen aus den LHC-Daten zu extrahieren, brauchen wir neue Technologien für unseren LHCb-Detektor“, sagt Aurelio Bay vom Labor für Hochenergiephysik der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL).
SciFi wird mit 6.200 Meilen (10.000 km) funkelnden Fasern mit einem Durchmesser von jeweils 0,25 mm arbeiten. Die Fasern werden auf drei Platten hinter einem großen Magneten angeordnet, der die Partikel nach dem Kollisionspunkt lenkt. Die Partikel passieren diese Fasern und geben Licht ab, das von Dioden aufgenommen wird.
Die EPFL hat sich mit mehreren Forschungsinstituten zusammengetan, um die neue Ausrüstung zu entwickeln, die das Experiment im Jahr 2020 aufrüsten wird. Es ist zu hoffen, dass der neue Detektor den Teilchenphysikern dabei helfen wird, die Bereiche der Physik jenseits des Standardmodells zu erforschen, unsere beste Beschreibung dessen, was am Experiment vor sich geht kleinste Schuppen.
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„Das Standardmodell (SM) ist wohl die erfolgreichste wissenschaftliche Theorie, die jemals von der Menschheit aufgestellt wurde“, sagte Juan Rojo, Teilchenphysiker an der Freien Universität Amsterdam, gegenüber Alphr .
Mit dem Standardmodell können wir beispielsweise beschreiben, wie Atome zusammenhalten, wie Radioaktivität in der Sonne funktioniert, warum das Proton stabil ist, damit wir nicht auseinanderfallen, und wie das Universum entstanden ist. Es funktioniert wie eine Art Periodensystem und gibt uns eine Liste einfacher Bausteine, aus denen alles um uns herum besteht.
„Wir wissen aber auch, dass es sich um eine unvollständige Theorie handelt“, sagt Rojo. Da ist zum Beispiel kein Baustein für dunkle Materie oder dunkle Energie drin, und es kann weder Gravitation noch Gravitationswellen beschreiben.
Dann, wenn es um die Teilchenphysik geht, gibt es weitere Anomalien. Das Standardmodell erklärt nicht, warum das Higgs-Boson so leicht ist, da grundlegende Argumente darauf hindeuten, dass seine Masse um viele Größenordnungen schwerer sein sollte.
CERN hofft, dass SciFi uns helfen wird, über das Standardmodell hinaus in die Physik einzutauchen, weil es Daten mit der höchsten Geschwindigkeit erfassen kann. „Wenn der LHC nicht genug Leistung hat, um neue Physik aufzudecken, ist für meine Generation von Physikern alles vorbei“, sagt Bay. „Wir müssen uns eine neue Maschine für die nächste Generation einfallen lassen.“