Compact Muon Solenoid

Large Hadron Collider (LHC) Anordnung der verschiedenen Beschleuniger und Detektoren des LHC
Detektoren des LHC	ATLAS CMS LHCb ALICE TOTEM LHCf MoEDAL
Vorbeschleuniger des LHC	Linearbeschleuniger für Protonen (Linac 2) und Blei (Linac 3) Proton Synchrotron Booster Proton Synchrotron Super Proton Synchrotron

Vakuum-Tank des CMS

Kaverne für die Installation des Detektors

Endkappen des Eisenjochs des Detektormagneten

Das Compact Muon Solenoid (CMS)-Experiment ist ein großer Teilchendetektor am Large Hadron Collider (LHC) am CERN in der Schweiz. Die Gruppe umfasst etwa 3200 Personen aus 200 wissenschaftlichen Instituten.^[1] Der Standort des Experiments ist eine unterirdische Halle im Beschleunigerring bei Cessy in Frankreich, kurz hinter der Grenze bei Genf. Der Detektor hat eine zylindrische Form, ist 21 Meter lang, hat einen Durchmesser von 16 Metern und wiegt ungefähr 12500 Tonnen.

Die Hauptziele des Experiments sind:

• Die Entdeckung des Higgs-Bosons
• Die Suche nach Hinweisen auf Supersymmetrie
• Das Studieren der Kollision schwerer Ionen

Der Detektorname beschreibt die Design-Aspekte des Experiments:

• Seine relativ geringe Größe
• Seine besondere Fähigkeit Myonspuren zu erkennen
• Den starken Solenoidmagneten

Wie die meisten anderen Teilchendetektoren besitzt auch CMS einen großen Solenoidmagneten. Dieser ermöglicht die Bestimmung des Verhältnisses von Ladung / Masse durch Messung der Teilchenspurkrümmung im Magnetfeld ähnlich wie bei einem Massenspektrometer. Der Magnet ist 13 Meter lang und hat einen Durchmesser von 6 Metern, und seine gekühlte supraleitende Niob-Titan-Spule kann eine Flussdichte von 4 Tesla erreichen.

Aufbau

Der CMS Detektor ist in mehreren Schichten aufgebaut, die eine präzise Vermessung aller bei den Proton-Kollisionen entstehenden Teilchen erlaubt. Von innen nach außen besteht der Detektor aus folgenden Komponenten:

• Einem Silizium-Pixeldetektor, d.h. einem Halbleiterdetektor, welcher sehr kleine Siliziumstrukturen zum Nachweis geladener Teilchen verwendet. Die Ortauflösung liegt im Bereich von 0,01 mm.
• Einem Silizium-Streifendetektor, der genau wie der Pixeldetektor Silizium als Nachweismaterial benutzt, allerdings mit einer schlechteren - absolut aber immer noch sehr guten - Ortauflösung von deutlich besser als 0,1 mm.
• Einem elektromagnetischen Kalorimeter mit Bleiwolframat-Kristallen zum Nachweis von Photonen und Elektronen (bzw. Positronen)
• Einem hadronischen Kalorimeter mit Messing-Platten, die sich mit Lagen von Szintillatoren abwechseln um Hadronen wie Protonen, Pionen oder Kaonen vermessen zu können.
• In dem Rückführjoch der Magnetspule befinden sich Myon-Kammern, die speziell auf den Nachweis von Myonen ausgelegt sind.

Querschnitt senkrecht zur Strahlachse durch die Struktur des CMS. Grün: elektromagnetisches Kalorimeter, gelb: Hadronkalorimeter, grau: Magnet, rot: Eisen, blassrot: Myondetektor

Zusammenbau

Der Detektor wurde zunächst weitgehend an der Oberfläche zusammengebaut und getestet und anschließend in Einzelteilen in die Kaverne herabgelassen. Das Herablassen der großen Teile wurde am 22. Januar 2008 abgeschlossen.

Die Substrukturen des Silizium-Spurdetektors wurden auf dem CERN-Gelände zusammengefügt und getestet. Der Transport nach Cessy wurde im Dezember 2007 durchgeführt.^[2]

Weblinks

 Commons: Compact Muon Solenoid – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

• CMS Hauptseite
• CMS auf weltmaschine.de - der offiziellen Webseite der deutschen LHC-Forscher
• Ausführlicher Artikel zum CMS auf Welt der Physik (deutschsprachig)
• Aufbau des CMS-Detektors (deutschsprachig)
• Bötig, Ingo: Die Geburt oder der Untergang der Welt? (nicht mehr online verfügbar) bei tagesschau.de, 16. August 2008

Einzelnachweise

1. ↑ Liste der beteiligten Personen und Institute, abgerufen am 18. April 2011
2. ↑ http://cmsinfo.cern.ch/outreach/CMSTimes.html CMS Times

Detektoren des Large Hadron Collider

ATLAS | CMS | ALICE | LHCb | LHCf | TOTEM