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Sehr geehrte Lehrkräfte,

Sehr geehrte Lehrkräfte, diese Präsentation bietet einführende Erklärungen und Grafiken rund um den ATLAS-Detektor am CERN.

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Sehr geehrte Lehrkräfte,

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Presentation Transcript

  1. Sehr geehrte Lehrkräfte, diese Präsentation bietet einführende Erklärungen und Grafiken rund um den ATLAS-Detektor am CERN. Einige Folien sind animiert, um schrittweise Erklärungen zu ermöglichen. Bitte beachten Sie auch die Notizen zu den einzelnen Folien; diese sind in PowerPoint in der Notizenansicht oder in der Normalansicht unten rechts sichtbar. Die Notizen enthalten Erklärungen zu den Grafiken, Anregungen für Aktivitäten und Verweise zu weiterführenden Informationen. Viel Spaß wünscht das Teilchenwelt-Team 1

  2. Der ATLAS-Detektor 3

  3. Das CERN (Conseil Européenpour la Recherche Nucléaire) Das größte Teilchenphysik-Forschungszentrum der Welt im Grenzgebiet zwischen der Schweiz und Frankreich 4

  4. Der LHC (Large HadronCollider) Ein 27 km langer, ringförmiger Teilchenbeschleuniger 4 Teilchen-Detektoren: ATLAS, ALICE, CMS und LHC-b 5

  5. Was geschieht im LHC? • Protonenkreisen in entgegengesetztenRichtungenmiteinerEnergie von je 4 Tera-Elektronenvolt (TeV). • Wenn die Protonenzusammenstoßen, entstehenneueTeilchen, die man in Detektoren nachweist. 6

  6. Wie weist man Elementarteilchen nach? Bildgebende Detektoren z.B.: Nebelkammer, Blasenkammer • sichtbareTeilchenspuren Elektronische Detektoren z.B: ATLAS-Detektor, Geigerzähler • Teilchen erzeugen elektrische Signale • Eigenschaften der Teilchenwerdendarausrekonstruiert 7

  7. Der ATLAS-Detektor 22 m 45 m 8

  8. Der ATLAS-Detektor Spurdetektoren … messen die Spuren und Impulse von geladenen Teilchen … befinden sich in einem Magnetfeld Hadronisches Kalorimeter … misst die Energie von Hadronen (= aus Quarks bestehende Teilchen) Myonenkammern … messen die Spuren und Impulse von Myonen … befinden sich in einem Magnetfeld Elektromagnetisches Kalorimeter … misst die Energie von Elektronen, Positronen und Photonen 9

  9. Wechselwirkungen in Detektoren • Energiereiche Teilchen wechselwirken mit dem Detektormaterial, wobei Sekundärteilchen entstehen. • Dabei kann folgendes geschehen – je nach Teilchensorte und Material: Erzeugung von Photonen Teilchenschauer Ionisation • Elektromagnetische Schauer (Elektronen, Positronen, Photonen) • Schauer von Hadronen(Protonen, Neutronen usw.) 10

  10. Teilchenspuren im ATLAS-Detektor • Der ATLAS-Detektor besteht aus mehreren Schichten. Verschiedene Teilchensorten wechselwirken in jeder Schicht jeweils anders. • Sie hinterlassen also verschiedene Signalmuster (Teilchenspuren): So kann man Teilchensorten voneinander unterscheiden. Animation 11

  11. Teilchenspuren im ATLAS-Detektor Elektromagnet. Kalorimeter Hadron. Kalorimeter Myonen- kammern Spurdetektoren Übergangs- strahlungs- Detektor Halbleiter- Detektor 12

  12. Darstellung von Teilchenspuren • So stellt eine vom CERN entwickelte Software Teilchenspuren im ATLAS-Detektor dar: Spurdetektoren elektromagnetisches Kalorimeter hadronisches Kalorimeter Myonenkammern 13

  13. Signalerzeugung • Wenn energiereiche Teilchen im Detektor wechselwirken, entstehen Sekundärteilchen. • Diese erzeugen elektrische Signale, aus denen Forscher Eigenschaften der ursprünglichen Teilchen bestimmen. • Die Signale können durch zwei Prozesse entstehen: Ionisation Die Sekundärteilchen setzen Elektronen frei. Diese werden abgeleitet. Die Stromstärke oder Ladung wird gemessen. Szintillation Photonen werden freigesetzt und weitergeleitet. Ihre Intensität wird gemessen und in elektrische Impulse umgewandelt. 14

  14. Impressum • Autoren: Manuela Kuhar, Fabian Kuger • Kontakt: material@teilchenwelt.de • Bildnachweise: • CERN: 2, 4-7 • ATLAS collaboration: Folien 7-11, 13 • Netzwerk Teilchenwelt: Folie 12 http://www.teilchenwelt.de/service/impressum 15

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