CERN’ed: Schöne Antisymmetrien @ LHCb

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Myonkammern von LHCb.
Myonkammern von LHCb

Montag morgen, 9:25 Uhr. Ihr steht auf, gestern Abend war noch Einweihungsparty bei Peter und es gab reichlich Alkohol. Verkatert steht ihr im Bad und putzt euch die Zähne. Schließlich wollt ihr vor der Vorlesung um 10 noch etwas mit dem Prof besprechen. Aber was ist das? Euer Spiegelbild putzt sich nicht die Zähne sondern streichelt ein kleines Kätzchen auf dem Arm. Sollte ein Spiegel nicht das Gleiche, nur spiegelverkehrt wiedergeben?

Ungefähr das dachten sich auch die Physiker jahrelang. Schon seit den 1930er Jahren war bekannt, dass es Antimaterie gibt. Diese Antimaterie sollte ein Spiegelbild der bekannten Materie sein, eben mit umgedrehten Eigenschaften. So ist z.B. ein Elektron negativ geladen, das zugehörige Antiteilchen, das Positron, positiv bei gleicher Masse. Dann hat man aber irgendwann festgestellt, dass es nicht so ist. Ein Teilchen, genauer ein Kaon – das ist wie ein Proton in anders1 – zerfällt als Teilchen anders als sein Antiteilchen. Und das sollte eigentlich nicht sein.

Der LHCb Magnet from Outer Space. Angeliefert mit der Enterprise.
LHCb Magnet, @CERN.

Da der Unterschied aber sehr gering ist, braucht man nen ganz schön dicken Oschi, um das dennoch gut messen zu können. Und genau da setzt LHCb an, das Ausgeschrieben “Large Hadron Collider beauty” heißt. Besonders kreativ war man also nicht, immerhin hat sich LHC jemand anderes ausgedacht und “beauty” kommt von der Benennung bestimmter Elementarteilchen, den sog. beauty-Quarks bzw. neuer bottom-Quarks. Das tut dem Experiment aber keinen Abbruch.

Wie die anderen Experimente steht auch der 4.500 Tonnen schwere und 20 Meter lange LHCb-Klotz in einer unterirdischen Kaverne. Allerdings ist LHCb nicht wie die anderen Detektoren in einer Zylinderform aufgebaut sondern entlang einer Richtung der Beamachse. Der Bereich in dem der Detektor also etwas messen kann ist dadurch eingeschränkt, dafür gewinnt man aber an Genauigkeit in diesem Bereich. Die Einschränkung kommt auch nicht von ungefähr, die produzierten (Anti-)Teilchen und ihre Zerfallsprodukte bleiben nämlich relativ nah in Strahlrichtung und gehen nicht etwa senkrecht nach oben vom Kollisionspunkt ab.

Aufbau von LHCb
Zu den anderen Detektoren gleich ist in etwa der prinzipielle Aufbau: Es folgt ebenfalls einem Zwiebelschichtsystem und beinhaltet Magneten, Siliziumdetektoren, ECAL/HCAL und Myonenkammern zur Bestimmung der Eigenschaften von produzierten Teilchen2. Zusätzlich gibt es noch einen Cherenkov-Detektor, der direkt nach dem Kollisionspunkt mit dem entstehenden Cherenkov-Licht die Geschwindigkeit der Teilchen bestimmen kann und somit die Messung der ECAL/HCAL unterstützt.
Cherenkov-Licht entsteht übrigens dann, wenn Teilchen mit Überlichtgeschwindigkeit durch ein Medium gehen – also ganz analog zu Flugzeugen und Überschallgeschwindigkeit. Nur dass da ein Schallkegel entsteht, hier kann man einen Lichtkegel messen.

Weihnachten in der LHCb-Kaverne. Ob dann die Kaverne zur Taverne umfunktioniert wurde?

Als der LHC letztens schon erste Protonen teilweise im Kreis herumgeschickt hat, konnte LHCb bereits erste Messungen3 mit dem Protonenstrahl durchführen, zur Freude aller 700 Mitarbeiter. Und dass die auch feiern können, sieht man am Detektor (Bild rechts). Fragt sich nur, ob die Physiker bis Juni keine Lust hatten, das weg zu kramen oder ob sie erst dann Weihnachten gefeiert haben.

  1. Jetzt dürfen mich die E-Teilchen Leute schlagen. Ein Kaon ist nämlich ein Meson und kein Baryon wie das Proton eines ist. []
  2. Zur Erklärung siehe meinen Post zum CMS []
  3. Wenn LHC dann mal richtig läuft, werden übrigens solche fetzigen Bilder erwartet: click []
Kurzlink
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8 Antworten auf CERN’ed: Schöne Antisymmetrien @ LHCb

  1. Andi sagt:
    #1

    Die Magneten von LHCb wurden vor dem Einbau übrigens für den neuen Star-Trek-Film benutzt. True Story!

  2. Dennis sagt:
    #2

    “Da der Unterschied aber sehr gering ist, braucht man nen ganz schön dicken Oschi, um das dennoch gut messen zu können.”

    Geil! :D ich hab mich schlappgelacht!

    Ich find die Doku übrigens ganz gut!

  3. Andi sagt:
    #3

    Jau, der Satz war wirklich eine Glanzleistung des Herrn André ;).

  4. André sagt:
    #4

    Freut mich, dass dir die Serie gefällt. So macht das Schreiben gleich doppelt Spaß ;)

    Den Satz hatte ich schon wieder vergessen (hab den Artikel schon gestern geschrieben gehabt) und mich gerade auch nochmal drüber amüsiert.

  5. Dennis sagt:
    #5

    Ich finde das super, weil ihr in einer lustigen Art und Weise mir beibringt worum es da geht bei dem Experiment :)

    Grad eben wieder was lustiges gelesen (beim Artikel über ALICE):

    Damals (war die Welt noch in Ordnung) herrschte eine Temperatur….
    :D

    Weiter so!

  6. chris sagt:
    #6

    ist eigentlich jemandem der Type in den magneten aufgefallen? Und dass der durchsichtig ist?!?

  7. Andi sagt:
    #7

    Jap – was meinst du, warum André das Bild genommen hat?
    Der Typ ist dermaßen abgespacet… ;)

  8. André sagt:
    #8

    Ich hatte eigentlich das Bild nehmen wollen, aber fand das jetzt eingebundene dann nochmal ne Nummer geiler. (hab das Bild jetzt auf die Schnelle nicht größer gefunden)

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