Prototyp eines Silizium-Streifenmoduls für den ATLAS-Detektor.
Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die gemeinsame Forschung von DESY- und chinesischen Wissenschaftlern an der nächsten Generation von Teilchendetektoren. Eine Arbeitsgruppe um DESYanerin Ingrid-Maria Gregor und Xinchou Lou vom chinesischen Institute of High Energy Physics IHEP wird zusammen neue Technologien für den Silizium-Streifendetektor des LHC-Experiments ATLAS entwickeln und testen. Sie sollen ab 2025 am sogenannten High Luminosity LHC mit erhöhter Kollisionsrate zum Einsatz kommen. Ab Januar 2015 wird die Kooperation mit 360 000 Euro aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert. Die beiden Forschungspartner steuern weitere Mittel bei.
Mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens in den LHC-Detektoren ATLAS und CMS haben die Teilchenphysiker am größten Beschleuniger der Welt bereits Geschichte geschrieben. Doch die genaue Charakterisierung des neuen Teilchens und eine intensive Suche von neuer Physik jenseits des Standardmodells haben die Wissenschaftler noch vor sich. Wichtig für beides ist eine große Menge an Daten der Proton-Proton-Kollisionen am LHC.
Deshalb bereiten die Forscher gerade einen größeren Umbau der Detektoren auf eine Verfünffachung der Kollisionsrate vor. Hierfür müssen zentrale Detektorkomponenten, wie der Silizium-Streifen-Detektor bei ATLAS, nicht nur eine bisher unerreichte Flut von Teilchenspuren aufs Genaueste identifizieren, sondern auch resistent gegen die hohe Strahlenrate durch die hindurchfliegenden Teilchen sein – Bedingungen, die bisher kein Detektor erfüllen musste und die neue technologische Entwicklungen erfordern.
DESY- und IHEP-Wissenschaftler werden jetzt als Helmholtz-CAS Joint Research Group ihre Kräfte vereinen, um die neue Generation von Halbleiterdetektoren zu entwickeln. Insbesondere stehen umfangreiche Studien zur Strahlenresistenz und die Entwicklung neuer Spannungsversorgungen der Module im Hoch- und Niedervoltbereich auf dem Programm. Die Untersuchung des thermischen Verhaltens der Module und die Minimierung sogenannter toter Materie im Detektor, die Teilchen abbremst, aber selbst nicht zur Detektorleistung beiträgt, sind ebenfalls auf der Agenda der Forscher.
„Beide Partner, DESY wie IHEP bringen ihre großen Erfahrungen aus der Teilchenphysik in die Kollaboration ein“, sagt DESY-Projektleiterin Ingrid-Maria Gregor. „In der neuen Joint Research Group können besonders junge Forscher von dieser Expertise lernen – damit schlagen wir ein neues Kapitel in der jahrelangen Zusammenarbeit zwischen DESY und IHEP auf.“
Das Projekt „Novel Technologies for the New ATLAS Silicon Micro-Strip Detector at the High Luminosity LHC” setzte sich zusammen mit vier weiteren Vorhaben unter insgesamt 23 Anträgen durch, die für eine Helmholtz-CAS Joint Research Group ausgewählt wurden. Die Anträge wurden von internationalen Experten sowohl von der Helmholtz-Gemeinschaft als auch von der Chinese Academy of Sciences (CAS) begutachtet.
