Der ATLAS-Detektor

Gemeinsam mit Wissenschaftlern aus aller Welt haben Physikerinnen und Physiker am MPP den Teilchendetektor ATLAS entwickelt und konstruiert. ATLAS ist ein Experiment am Large Hadron Collider (LHC), ein Teilchenbeschleuniger am Forschungszentrum CERN in Genf. Der LHC hat 2008 seinen Betrieb aufgenommen. Im März 2010 wurde das Forschungsprogramm an diesem Proton-Proton-Beschleuniger gestartet, der mit den höchsten bisher an Beschleunigeranlagen erreichten Energien arbeitet. Forscher aus der ganzen Welt wollen mit Hilfe des LHC die Struktur der Materie und der fundamentalen Kräfte ihre Geheimnisse entlocken.

ATLAS zeichnet die vom LHC produzierten Proton-Proton-Kollisionen auf. Dabei werden Bedingungen erzeugt, die dem extrem frühen, heißen und dichten Universum kurz nach dem Urknall gleichen. Die Forscher gewinnen daraus Erkenntnisse über die fundamentalen Bausteine der Materie und ihrer Wechselwirkungen. Sie suchen nach neuen Phänomenen wie der Existenz höherer Raum- und Zeitdimensionen und dem Ursprung der Dunklen Materie, die unser Universum zusammenhält.

Das MPP war und ist an der Entwicklung wesentlicher Instrumente des ATLAS-Detektors beteiligt: Am Innendetektor, den Kalorimetern, den Myonenkammern sowie dem Aufbau des Computing-Systems. Ab 2026 soll der LHC technisch aufgerüstet werden. Ziel ist es, die Anzahl der Protonenkollisionen zu erhöhen - um mehr Daten zu erhalten. MPP-Wissenschaftler und Techniker arbeiten daran, ATLAS für den neuen Datenansturm fit zu machen.

30 Jahre ATLAS

Die Geschichte dieses wahrhaft großen Experiments begann am 1. Oktober 1992, als nahezu 90 internationale Forschungseinrichtungen eine gemeinsame Absichtserklärung für den Bau eines Detektors für Proton-Proton-Kollisionen am Large Hadron Collider unterzeichneten. Das Max-Planck-Institut für Physik war ein Institut “der ersten Stunde”, seine Wissenschaftler an der Entwicklung wesentlicher ATLAS-Komponenten beteiligt.

Der bisher größte Erfolg des ATLAS-Experiments war die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012. Bereits in den 1960er Jahren hatten die theoretischen Physiker Peter Higgs, François Englert und Robert Brout die Existenz dieses Teilchens vorgeschlagen: Als Baustein des Standardmodells verleiht es anderen Elementarteilchen Masse. Higgs und Englert erhielten dafür 2013 den Nobelpreis.

Seit Juni 2015 läuft der LHC-Beschleuniger mit einer Rekordenergie von 13 Teraelektronenvolt - fast doppelt so viel wie in den Jahren zuvor. Die Forscher hoffen, damit "neue Physik" zu entdecken. Also Teilchen und Effekte, die nicht im Standardmodell vorkommen - aber helfen könnten, die Rätsel der dunklen Materie, der dunklen Energie oder der fehlenden Antimaterie im Universum zu lösen.

ATLAS am MPP

Das Großprojekt "ATLAS-Detektor" wurde vor 30 Jahren initiiert. (Foto: Claudia Marcelloni/CERN)

30 Jahre ATLAS – 30 Jahre ATLAS am MPP

Vor 30 Jahren unterzeichneten 88 Forschungseinrichtungen eine Absichtserklärung für das ATLAS-Experiment am CERN. Bis heute ist ATLAS der größte Teilchen-Detektor, der je gebaut wurde. Das Max-Planck-Institut für Physik (MPP) war von Anfang an…

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Ein Kollisionsereignis im ATLAS-Detektor: Ein Higgs-Boson koppelt an ein Top-Quark (Bild: ATLAS/CERN)

10 Jahre Higgs-Boson

Vor genau zehn Jahren vermeldeten die Experimente ATLAS und CMS einen durchschlagenden Erfolg: Nicht einmal drei Jahre nach dem Start des Large Hadron Collider (LHC) am CERN war das letzte fehlende Steinchen im Standardmodell der Teilchenphysik…

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Teamarbeit im Reinraum: MPP-Mitarbeiter*innen montieren ein optisches Messsystem auf den Driftrohr-Lagen. Dieses überwacht die Deformationen der Myonkammer unter ihrem eigenen Gewicht. Die Signaldrähte der Driftrohre sind mit einer Genauigkeit von einem Hundertstel Millimeter positioniert. (Foto: B. Wankerl/MPP)

ATLAS-Myonkammern in Serienproduktion

Trotz Corona-Pandemie läuft am MPP die Herstellung von ATLAS-Myonkammern der nächsten Generation wie vorgesehen. Wegen der derzeit geltenden Kontaktbeschränkungen können die Techniker*innen nur in täglich wechselnden Schichten arbeiten. Dennoch soll…

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Transport einer Myonkammer zum Installationsort (Foto: H. Kroha/MPP)

Einbau neuer Myondetektoren in das ATLAS-Experiment

Seit Januar 2019 ruht der Betrieb des Teilchenbeschleunigers Large Hadron Collider (LHC). Wobei „ruhen“ es nicht ganz trifft: Denn während des planungsmäßigen Shut-downs bis Anfang 2022 wird intensiv an technischen Verbesserungen gearbeitet – so auch…

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Die Aufnahme zeigt einen Kandidaten für die Produktion eines Higgs-Bosons, das in zwei B-Quarks zerfällt. Dabei entstehen auch ein W-Boson, das in ein Myon (rot) zerfällt sowie ein Neutrino.

Und es gibt ihn doch: ATLAS beobachtet den Zerfall von Higgs-Boson in zwei Bottom-Quarks

Das ATLAS-Experiment am Large Hadron Collider (LHC) hat den Zerfall des Higgs-Bosons in ein Paar aus Bottom- (B-) Quarks beobachtet. Der Theorie nach zerfallen Higgs-Bosonen hauptsächlich – mit einer Wahrscheinlichkeit von 60 Prozent – in ein Paar…

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Die ATLAS-Aufnahme zeigt einen Kandidaten für die Produktion des Higgs-Bosons zusammen mit zwei Top-Quarks. Das Higgs-Boson lässt sich hier über seinen Zerfall in zwei Photonen (hellblaue Linien) nachweisen, die Top-Quark-Zerfälle über insgesamt sechs Hadronen-Schauer (gelbe und blaue Kegel).

Wissenschaftler beobachten Kopplung des Higgs-Bosons an Top-Quarks

Neue Ergebnisse vom ATLAS-Experiment

Vor ziemlich genau sechs Jahren wurde am CERN das Higgs-Boson entdeckt, das für die Masse anderer Elementarteilchen zuständig ist. Seither steht das Higgs-Teilchen im Fokus umfangreicher Untersuchungen. Jetzt haben Wissenschaftlerinnen und…

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Ein Kandidat für den Higgs-Boson-Zerfall in zwei Elektronen (blau) und zwei Myonen (rot), aufgenommen im September 2015 mit dem ATLAS-Detektor am LHC.

Mit dem Higgs-Boson dem Unbekannten auf der Spur: Neue ATLAS-Ergebnisse vorgestellt

Genau fünf Jahre nach der Entdeckung des Higgs-Bosons am Large Hadron Collider (LHC) am CERN werden die neuesten Untersuchungen dieses Teilchens, bei denen das MPP maßgeblich beteiligt war, bei der EPS-HEP-Konferenz in Venedig vorgestellt. Die…

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Der neu entwickelte Chip für das neue Auslesesystem der Myonkammern, die im HL-LHC zum Einsatz kommen werden.(Foto: M. Fras/MPP)

3. und 4. Juli 2017: Workshop zum elektronischen Upgrade des ATLAS-Myon-Detektors

Der Large Hadron Collider (LHC) am CERN wird bis zum Jahr 2025 umfassend modernisiert: Der HL-(High Luminosity-)LHC soll die zehnfache Strahlenintensität aufweisen. Damit steigen die Möglichkeiten, neue Teilchen zu entdecken und die Eigenschaften…

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Einbau einer Myonkammer in den ATLAS-Detektor

Erfolgreiche Installation neuer Myonkammern im ATLAS-Detektor

In den vergangenen Wochen hat das MPP den ATLAS-Detektor, das größte Physik-Experiment der Welt, mit zwölf neuen Myonkammern ausgerüstet. Die jetzt installierten Instrumente arbeiten mit deutlich höherer Präzision und Auslesegeschwindigkeit als ihre…

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In jeder Myonkammer sind 350 Driftrohre in acht Lagen verbaut.

ATLAS-Detektor: Neue Myonkammern mit höherer Präzision

Der ATLAS-Detektor erhält ein bedeutendes Upgrade: Das Max-Planck-Institut für Physik (MPP) hat neuartige Driftrohr-Kammern für die Vermessung von Myonspuren entwickelt. Das Institut liefert 12 solcher Myonkammern ans CERN, wo sie Anfang 2017 in den…

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Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC
ATLAS Collaboration (Georges Aad (Freiburg U.) et al.). Jul 2012. 29 pp.
Published in Phys.Lett. B716 (2012) 1-29
arXiv:1207.7214
DOI: 10.1016/j.physletb.2012.08.020
   
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider
ATLAS Collaboration (G. Aad (Marseille, CPPM) et al.). 2008. 437 pp.
JINST 3 (2008) S08003
DOI: 10.1088/1748-0221/3/08/S08003
   
Measurements of the Higgs boson production and decay rates and coupling
strengths using pp collision data at √s=7 and 8 TeV in the ATLAS experiment
ATLAS Collaboration (Georges Aad (Marseille, CPPM) et al.). Jul 16, 2015. 64 pp.
Eur.Phys.J. C76 (2016) no.1
arXiv:1507.04548 [hep-ex]
DOI: 10.1140/epjc/s10052-015-3769-y

Measurement of the top quark mass in the tt¯→ lepton+jets
and tt¯→ dilepton  channels using √s=7 TeV ATLAS data
ATLAS Collaboration (Georges Aad (Marseille, CPPM) et al.). Mar 18, 2015. 35 pp.
Published in Eur.Phys.J. C75 (2015) no.7, 330
arXiv:1503.05427
DOI: 10.1140/epjc/s10052-015-3544-0
   
Search for the electroweak production of supersymmetric particles in √s=8 TeV pp
collisions with the ATLAS detector
ATLAS Collaboration (Georges Aad (Marseille, CPPM) et al.). Sep 23, 2015. 61 pp.
Published in Phys.Rev. D93 (2016) no.5, 052002
arXiv:1509.07152 [hep-ex]
DOI: 10.1103/PhysRevD.93.052002