Seminar zur Teilchenphysik, SS 2011
Donnerstag, 9.6.2011, 16:30Uhr, D10.08
Dr. Johann M. Heuser
GSI, Darmstadt
Untersuchung dichter Kernmaterie mit dem Compressed Baryonic Matter Experiment bei FAIR
Physik, experimentelle Herausforderungen und
Vorbereitung des Detektors
Am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt entsteht in den kommenden Jahren das neue internationale Beschleunigerzentrum FAIR. Diese Facility for Antiproton and Ion Research wird Antiprotonen- und Ionenstrahlen mit bisher unerreichter Intensität und Qualität liefern. Im Endausbau besteht FAIR aus acht Ringbeschleunigern mit bis zu 1.100 Metern Umfang, zwei Linearbeschleunigern und rund 3,5 Kilometern Strahlführung zu vielfältigen kernphysikalischen, materialwissenschaftlichen und biologischen Experimentiereinrichtungen. Die bereits existierenden GSI-Anlagen werden als Vorbeschleuniger weiterverwendet.
Das Compressed Baryonic Matter (CBM) Experiment plant ein umfassendes Forschungsprogramm zur Untersuchung dichter Kernmaterie, wie sie etwa in Neutronensternen erwartet wird. Dazu soll in Kollisionen schwerer Atomkerne (Schwerionen) das immer noch weitgehend unerforschte QCD Phasendiagramm im Bereich höchster baryonischer Dichten und moderater Temperaturen vermessen werden. Das Messprogramm ist komplementär zu den laufenden Schwerionenprogrammen an RHIC und LHC, die vornehmlich die Physik des frühen Universums bei geringen Dichten und hohen Temperaturen behandeln. Besonderes Interesse gilt dem Nachweis des vorhergesagten Phasenübergangs erster Ordnung von partonischer zu hadronischer Materie und dem damit verbundenen Kritischen Punkt, sowie den Eigenschaften von Hadronen im dichten Medium und eventuell damit verbundenen Hinweisen auf Wiederherstellung chiraler Symmetrie.
Das CBM Experiment wird als Fixed-Target-Aufbau am Schwerionen-Synchrotron SIS-300 entwickelt und soll sowohl Proton-Kern als auch Kern-Kern-Kollisionen im Bereich 10-45 GeV/Nukleon aufzeichnen, wo die dichtesten nuklearen Systeme vorhergesagt werden. Die Detektorsysteme werden zur Rekonstruktion hadronischer, leptonischer und photonischer Observable ausgelegt, bei Wechselwirkungsraten bis zu 10 MHz, um auch extrem seltene Proben wie Charm nahe der Produktionsschwelle zu vermessen. Zwei Versionen des Experiments sind vorgesehen, optimiert für jeweils den Elektron-Hadron oder Myon-Nachweis, kombiniert mit hochauflösenden Siliziumdetektoren zur Spurmessung geladener Teilchen und Mikro-Vertex-Rekonstruktion. Die CBM-Physik erfordert die Entwicklung neuartiger Detektorsysteme, Trigger- und Datennahmekonzepte sowie innovative Echtzeit-Techniken zur Ereignisrekonstruktion. Neben einer Darstellung der Machbarkeitsstudien zum CBM Experiments soll Fortschritt bei der Entwicklung der Detektoren diskutiert werden, insbesondere des Silizium-Spkurdetektorsystems STS und des RICH-Detektorsystems, das mit Wuppertaler Beteiligung entsteht.
 Slides
gez. D. Wicke
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