Schlagwort-Archive: Teilchendetektor

Ich auf Achse #4

Zunächst mal entschuldige ich mich für die lange Pause, irgendwann war auch meine Zeit im CERN vorbei und dann ging es erstmal in Richtung Festival (kein Internet), Konstanz (Internet umständlich) und wieder nach Hause (jede Menge Krams nachholen), so dass ich nicht zum Schreiben kam. Aber dazu komm ich dann später noch einmal.

fiktives Schwarzes Loch CERN also, dieses komische Dingen in Genf, an dem die Forscher wahlweise Antimateriebomben, den Urknall oder schwarze Löcher produzieren oder gleich die ganze Welt untergehen lassen wollen. Alles Humbug, sagen die Forscher, Antimaterie wird zwar produziert, aber nur in winzigen Mengen. ‚Nen großen Knall produzieren sie auch, aber damit wollen sie eher den Urknall besser verstehen denn selber einen machen. Große schwarze Löcher entstehen durch Kollapse riesiger Sterne, nicht durch Kollisionen von einer Handvoll Protonen – und die kleinen Löcher haben so eine kurze Lebensdauer, dass sie weg sind, bevor man sie sieht. Warum die Welt jetzt nicht untergehen soll hab ich wieder vergessen, ist aber auch nicht so wichtig.

Besuchergruppe in der Kaverne von CMS Und warum schreib ich das jetzt? Weil auch ich mich von ein paar Vorstellungen gelöst und mir die Realität angeschaut habe. Zusammen übrigens mit ein paar Leuten aus der Supersymmetrie-Vorlesung, die wegen irgendwelchen Geldern aus der Exzellenzinitiative mitfahren konnten.

links: CMS, rechts: Strahlrohr Zu Sehen und Bestaunen gab es z.B. 2,51 der 4 großen Experimente, die entlang des 27 km langen Tunnels aufgebaut sind. Im Tunnel nämlich werden die Protonen beschleunigt um dann an bestimmten Stellen zur Kollision gebracht zu werden. Damit man auch was davon hat und gucken kann, was passiert ist, baut man an diesen Stellen riesige Hallen in 100 m Tiefe und stellt gefühlt noch größere, hochkomplexe Dingense in selbige.

Blick in den (noch offenen) CMS-Detektor Dummerweise entsteht bei diesen Kollisionen ein Haufen hochenergetischer Strahlung, also noch schlimmer als radioaktive Strahlung, weil viel mehr und viel böser. Die ballert so ordentlich, dass auch die Elektronik, die in diesem Bereich untergebracht ist, speziell gebaut werden muss, damit sie keine Strahlenschäden davonträgt. Und weil das extrem teuer ist, baut man nur einen Bruchteil direkt an die Detektoren und den ganzen Rest mal hinter eine mehrere Meter dicke Betonwand in eine Nebenhalle oder an die Erdoberfläche.

Kabelleitungen vom Detektor weg Das nächste Problem sind die riesigen Datenmengen am Beispiel von CMS: Pro Kollision erwartet man etwa 20 Wechselwirkungen zwischen Protonen, die restlichen ziehen ihre Bahnen und kommen nach nur 90 µs2 wieder am Experiment vorbei und Kollidieren erneut. Nun gibt es nicht nur ein Paket im Strahl, sondern etwa 2800, so dass pro Sekunde grob gerundet 40 000 000 Kollisionen, die ihrerseits wiederum mehrere Ereignisschauer produzieren. Man erwartet Rohdaten, die im Detektor gemessen werden von ca. 300 GB/s.3

Die Auslese im Nebenraum Das alles über Kabelleitungen aus dem Detektor zu bekommen und live niederzuschreiben ist utopisch, daher gibt es drei Ebenen der Datenanalyse: Am Detektor direkt an der Hardware sitzen Trigger, die schon mal vorab entscheiden, ob die gemessenen Daten was sind oder nicht – diese Brechen die Zahl der gemessenen Ereignisse um einen Faktor 1000 auf 300 MB/s herunter, was über Kabelleitungen gut verschickt werden kann. In der zweiten Ebene übernehmen die Computer in den Nebenhallen vom Experiment eine etwas genauere Analyse und entscheiden, welche Daten interessant zum speichern sind. Diese 100 Datensätze pro Sekunde sind dann schließlich wenig genug, um es auf Festplatte/Magnetbänder schreiben zu können und in der dritten Stufe, dem internationalen Computernetzwerk bzw. Grid, detailliert auswerten zu können.

Das kleine Graue in der Mitte ... das sind Menschen Insgesamt war es eine sehr faszinierende Sache, dieses 12 500 Tonnen schwere Dingens in einer Höhle 100 m unter der Erde zu sehen (die Kaverne wurde übrigens teilweise in Grundwasser gebaut, dass mit flüssigem Stickstoff vereist werde musste, damit man gescheit buddeln und Beton gießen konnte). Noch erstaunlicher ist, wie viel Arbeit da drin steckt. Man muss sich einmal vor Augen halten, dass seit Anfang der 90er Jahre über 2300 Leute daran sitzen, welche Schraube und welche Kühlleitung wo genau verbaut wird und wie viel mm man für Platine xyz zur Verfügung hat. Wenn dann da nur einer in den Planungen Mist baut oder man feststellt, dass z.B. der Eisenpreis auf einmal doppelt so teuer geworden ist und man umplanen muss, dann wirds richtig heikel.

Aber anscheinend hat am Ende alles geklappt, CMS ist fast fertig, es werden noch letzte Feinarbeiten vorgenommen und wahrscheinlich noch während ich das hier tippe wird der Detektor endgültig zusammengefahren.

Wer noch ein wenig mehr staunen oder lernen will, dem kann ich die Video-Sammlung von CMS wärmstens ans Herz legen, viele interessante Sachen. Und die Uhr auf der Startseite des CMS-Projekts ist auch einen Blick wert.

to be continued…

Bilder aus meinem Picasa-Album, aber vorsicht, mögliche Spoiler.

Die anderen Teile:
Teil 1 | Teil 2 | Teil 3 | Teil 4

  1. 2,5 deshalb, weil ATLAS gerade, als wir es uns anschauen wollten, einen Evakuierungsalarm hatte und wir nicht runter konnten. Wir haben daher nur den Kontrollraum und den Eingang an der Oberfläche gesehen []
  2. der Strahl geht quasi mit Lichtgeschwindigkeit durch den Tunnel []
  3. Daten aus Gedächtnis und Wikipedia (LHC, Grid) []