Das ATLAS-Myonsystem

Myonen sind eine den Elektronen verwandte Teilchenart. Sie entstehen aus den Zerfällen von Teilchen, die bei der Kollision von Protonen im Zentrum des ATLAS-Detektors erzeugt werden. Die Signale der Myonen liefern Rückschlüsse, welche Teilchen aus dem Zusammenprall der Protonen hervorgegangen sind.

Dafür nutzen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Myonspektrometer. Es ist der äußerste Teil des ATLAS-Detektors und misst mit hoher Genauigkeit die Energie und Richtung der Myonen. Die Teilchen werden dazu in einem starken Magnetfeld abgelenkt, das von riesigen, supraleitenden Magnetspulen erzeugt wird. Durch die genaue Auswertung unter anderem der Myonspuren ist es den Wissenschaftlerinnen und den Wissenschaftlern gelungen, das lang gesuchte Higgs Boson zu entdecken.

Um die Myonspuren zu vermessen, verwenden die Physiker so genannte Myon-Driftrohr-Kammern (MDT). Diese bestehen aus mehreren Lagen von Driftrohren, die mit einem Gasgemisch aus Argon und Kohlendioxid gefüllt sind. Durch Reaktionen mit den Argon-Atomen hinterlassen die Myonen in den Driftrohren Spuren. Mittels einer zwischen Rohrwand und einem zentralen Zähldraht anliegenden Hochspannung von etwa 3.000 Volt werden diese Spuren in elektronische Signale umgewandelt und registriert.

Das Myonspektrometer ist auch für die enorme Größe des ATLAS-Detektors verantwortlich: Mit rund 1.150 MDT-Kammern und mehr als 350.000 Driftrohren misst es die Durchtrittsorte der Myonen über eine Gesamtfläche von der Größe eines Fußballfelds – auf wenige Hundertstel Millimeter genau. Die Kammern wurden im Institut entwickelt und zu einem großen Teil dort konstruiert. Alle Kammern wurden in den Jahren 2005 und 2006 in der ATLAS-Kaverne installiert.

Myonkammern für die Zukunft

Die Entdeckung des Higgs-Bosons war ein großer Schritt für die Teilchenphysik. Allerdings wollen  die Physiker am ATLAS-Experiment den Teilchenkollisionen weitere, spannende Erkenntnisse entlocken. Dafür brauchen sie mehr Daten, also auch mehr Zusammenstöße von Protonen.

In den kommenden  Jahren wird der LHC daher nachgerüstet. Am modernisierten High Luminosity (HL)-LHC werden in kürzerer Zeit deutlich mehr Protonenpakete als bisher beschleunigt und zur Kollision gebracht.  Wegen der höheren Bestrahlung müssen auch die Komponenten des ALTAS-Detektors aufgerüstet werden. Dafür entwickelt das MPP derzeit ein neues, verbessertes Design der Myonkammern sowie neue elekronische Bauteile. 

Mehr Informationen zur Gruppe "ATLAS-Myonsystem"

Gruppenmitglieder

E-Mail-Adresse: E-Mail@mpp.mpg.de
Telefonnummer: +49 89 32354-Durchwahl
Name Funktion E-Mail Durchwahl Büro
Bethke, Siegfried, Prof. Dr. Director bethke 381 219
Buchin, Daniel PhD-Student dbuchin 376 226
Casado Moran, David Student davidcm 119
Cieri, Davide, Dr. Postdoc dcieri 226 126
Duda, Dominik, Dr. Postdoc dduda 256 121
Grewe, Simon PhD-Student grewe 358 126
Holzbock, Michael, Dr. Postdoc holzbock 376 226
Kado, Marumi, Prof. Director CERN 223
Kiwit, Florian Student fkiwit 220 129
Klinkenberg, Ludwig Student klinken 559 122
Kortner, Oliver, PD Dr. Scientist kortner 240 119
Kortner, Sandra, Dr. Scientist sandra 288 127
Kroha, Hubert, Prof. Dr. Scientist kroha 435 120
Maly, Pavel Engineering pmaly 385 451
Reed, Alice PhD-Student reed 220 129
Rendel, Marian PhD-Student rendel 559 122
Richter, Robert, Dr. Scientist richterr 358 230
Schielke, Anja Secretary schielke 299 220
Schmidlechner, Michael Student schmidle 226 126
Soyk, Daniel Engineering soyk 374 443
Turkovic, Timur Student turkovic 559 122
Voevodina, Elena, Dr. Postdoc voevodin 559 122
Wesely, Bastian Student wesely 240 119
Zimmermann, Joerg Engineering joergzim 446 442

Externe Mitglieder

Sergey Abovyan, Yerevan
Varuzhan Danielyan, Yerevan
Dr. Sebastian Nowak, Wien

Schlüsselpublikationen

F. Bauer, W. Blum, U. Bratzler, H. Dietl, S. Kotov, H. Kroha, Th. Lagouri, A. Manz, A. Ostapchuk, R. Richter, S. Schael, S. Chouridou, M. Deile, O. Kortner, A. Staude, R. Stroehmer, T. Trefzger
Construction and Test of the Precision Drift Chambers for the ATLAS Muon Spectrometer
MPI-PhE/2000-29, October 2000, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 48, No. 3 (2001) 302
arXiv:1604.02259
DOI: 10.1109/23.940070


M. Deile, J. Dubbert, S. Horvat, O. Kortner, H. Kroha, A. Manz, S. Mohrdieck-Moeck,
F. Rauscher, R. Richter, A. Staude, W. Stiller
Resolution and Efficiency of the ATLAS Muon Drift-Tube Chambers at High Background Rates,
MPP-2004-042, April 2004
Nuclear Instruments and Methods  A 535 (2004) 212
arXiv:1603.09572
DOI: 10.1016/j.nima.2004.07.193

B. Bittner, J. Dubbert, O. Kortner, H. Kroha, F. Legger, R. Richter,
O. Biebel, A. Engl, R. Hertenberger, F. Rauscher,
Development of Muon Drift-Tube Detectors for High-Luminosity Upgrades of the Large Hadron Collider,
MPP-2009-321, June 2009,
Nuclear Instruments and Methods A 617 (2010) 169
arXiv:1603.09504
DOI: 10.1016/j.nima.2009.06.086

H. Kroha, B. Bittner, J. Dubbert, O. Kortner, A. Manfredini, S. Ott, R. Richter, P. Schwegler, D. Zanzi,
O. Biebel, A. Engl, R. Hertenberger, A. Zibell
Construction and Test of a Full Prototype Drift-Tube Chamber for the Upgrade of the ATLAS Muon Spectrometer at High LHC Luminosities
MPP-2012-161, August 2012
Nuclear Instruments and Methods A 718 (2013) 427.

P. Schwegler, O. Kortner, H. Kroha, R. Richter
Improvement of the L1 Trigger for the ATLAS Muon Spectrometer at High Luminosity
MPP-2012-161, August 2012
Nuclear Instruments and Methods  A 718 (2013) 245.   

C. Ferretti, H. Kroha,
Upgrades of the ATLAS Muon Spectrometer With sMDT Chambers
MPI report, MPP-2015-136, June 2015
Nuclear Instruments and Methods A 824 (2016) 538
arXiv:1603.09544