Teilchenphysiker testen unermüdlich die Grenzen unseres Wissens über die fundamentalen Bausteine des Universums. Um diese Grenzen zu erweitern, muss die Technologie stets innovativ mithalten.
CERN kündigt nun an, dass das LHCb-Experiment (Large Hadron Collider Beauty) ab 2022 mit einem hochmodernen Detektor aufgerüstet wird. Dieser Szintillationsfaser-Tracker, kurz SciFi, fängt weit mehr der Hunderte Millionen Protonenkollisionen pro Sekunde ein. Aktuelle Detektoren erfassen nur etwa 2.000 Kollisionen pro Sekunde – SciFi wird diese Rate dramatisch steigern.
„Um mehr Daten aus den LHC-Experimenten zu gewinnen, benötigen wir innovative Detektor-Technologien“, erklärt Aurelio Bay vom Labor für Hochenergiephysik an der EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne).
SciFi basiert auf 10.000 Kilometern (ca. 6.200 Meilen) funkelnder Szintillationsfasern mit einem Durchmesser von nur 0,25 mm. Diese sind auf drei Platten hinter einem starken Magneten angeordnet, der die Kollisionsprodukte lenkt. Die durchfliegenden Teilchen erzeugen Lichtsignale, die von empfindlichen Dioden detektiert werden.
Die EPFL entwickelte SciFi in Kooperation mit internationalen Forschungseinrichtungen. Der Detektor soll Physikern helfen, jenseits des Standardmodells vorzudringen – unserer besten Theorie für die kleinsten Skalen der Materie.
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„Das Standardmodell ist die erfolgreichste Theorie der Menschheit“, betont Juan Rojo, Teilchenphysiker an der Freien Universität Amsterdam, in einem Interview mit Alphr. Es erklärt Atomstruktur, Sonnenfusion, Protonenstabilität und den Urknall – wie ein Periodensystem der Elementarteilchen.
Dennoch ist es unvollständig: Es fehlen dunkle Materie, dunkle Energie und eine Gravitationsbeschreibung. Zudem bleibt das leichte Higgs-Boson ein Rätsel, da Theorien eine weitaus höhere Masse vorhersagen.
CERN erwartet, dass SciFi durch präzisere Daten die Grenzen des Standardmodells aufbricht. „Falls der LHC keine neue Physik findet, endet für unsere Generation der Traum“, warnt Bay. „Wir bräuchten dann eine neue Maschine.“