Das „A Large Ion Collider Experiment“ ist im Prinzip eine Zeitmaschine. Denn es soll nichts Geringeres leisten, als die Wissenschaftler mitzunehmen zur Geburt des Universums. In den winzigen, ultraheißen und energiereichen Feuerbällen, die bei den Kollisionen von Atomkernen entstehen, herrschen – wenn alles klappt – Bedingungen wie Millionstel Sekunden nach dem Urknall. In ihnen schmilzt und zersetzt sich sogar die Kernmaterie der Atome und wird zu einem Quark-Gluon-Plasma.
Erster Blick dank Goldkernen
Dass dieser „Zeitsprung“ per Teilchenbeschleuniger grundsätzlich möglich ist, haben in den vergangenen Jahren bereits Experimente am Schwerionenbeschleuniger RHIC des Brookhaven National Laboratory in den USA belegt. Hier schossen die Wissenschaftler Goldkerne aufeinander und beobachteten ein verräterisches Teilchenmuster nach der Kollision: Die Spuren verließen den Kollisionspunkt nur in einer Richtung, anstatt, wie eigentlich den Gesetzen der Physik folgend, zwei einander ausbalancierende Jets zu bilden.
„Dass wir nur einen Jet beobachten, hatten wir erwartet“, erklärt Peter Seyboth, Teilchenphysiker am Max-Planck-Institut für Physik in München und Teilnehmer an den RHIC-Experimenten. „Denn nur ein Jet, der am Rand des Plasmas entsteht, kann das Plasma verlassen. Die Teilchen des entgegengesetzten Jets bleiben dann sozusagen in der dichten Suppe des Plasmas stecken – sie verlieren ihre Energie und dringen nicht mehr als Jet nach außen.“
Bleikerne für längeres Plasma
Doch die Energie des Brookhaven-Beschleunigers reichte nicht aus, um das Quark-Gluon-Plasma sehr lange aufrecht zu erhalten. Umso größer sind nun die Erwartungen an ALICE und das LHC, denn hier werden 30fach höhere Energien erzeugt. Um ein möglichst großes lang anhaltendes Plasma zu bekommen, schießen die ALICE-Forscher neben den Protonen auch die Schwergewichte unter den Projektilen aufeinander: Bleikerne, die immerhin zusammen 208 Protonen und Neutronen enthalten.
Ähnlich wie ATLAS besteht auch ALICE aus einem ganzen Ensemble von verschiedenen Subdetektoren. So registriert der Cherenkovzähler (HMPID) die Spuren von ultraschnellen Teilchen und das Photonenspektrometer misst über das entstehende Licht die Temperatur im Zentrum der Kollision. Das aus sechs Schalen bestehende innere Spurenerkennungssystem registriert die Spuren der auslaufende Teilchen mit Submillimetergenauigkeit. Herzstück des Detektors ist aber die Zeit-Projektionskammer. Sie trägt die Hauptlast bei der Spurerkennung, indem sie über die von geladenen Teilchen freigesetzten Elektronen die räumliche Spur der Partikel rekonstruiert und ihren Impuls berechnet. Aus der Kombination dieser Werte können die Forscher dann auf die Art der Teilchen schließen.
ALICE in Zahlen
- Abmessungen: Höhe 16 Meter, Länge 26 Meter
- Gewicht: 10.000 Tonnen
- Form: zylinderförmig mit einem nach vorne gerichtetem Arm des Myonspektrometers
- Lage: 50 Meter tief, nahe dem Ort St. Genis-Pouilly in Frankreich.
- Beteiligt am Experiment sind rund 1.000 Mitarbeiter von 90 Institutionen aus 27 Ländern
Stand: 05.09.2008
