1 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Der Urknall im Labor

Kai Schweda, Physikalisches Institut

2 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

M100 Spiral Galaxie 56 Millionen LJ

Zeichnung: Hanns Ruder, Universität Tübingen

4 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Zurück zum Urknall

10 –6 sec 10 –4 sec 3 min 14 Mil Jahre

Quark-GluonPlasma Nukleonen Kerne Atome Heute

Natur

Experiment

Urknall

5 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Zustände von Materie

Q G P

Kompression

Quark Gluon Plasma

-

Festkörper

Atom

AtomkernProtonen und Neutronen bestehen aus Quarks

Heizen

6 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Kollision von Atomkernen

7 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Sonnenspektrum

Graphik: Max-Plack-Institut für Plasmaphysik

Wellenlänge und Intensität festgelegt durch Temperatur TSonne = 5500 C(an der Oberfläche)

8 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Wie heiss ist die Quelle ?

N

K+

K0

K-

N

E = mc2 (GeV)

Te

ilch

enh

äu

figke

it

0.4 0.80 1.61.2

0.1

1.0

10.0

100.

1000 Lichtquelle Teilchenquelle

Häufigkeit von Teilchen am

besten beschrieben durch

T = 2 000 000 000 000 C

= 2 Trillionen C

100 000 mal heisser als

im Innern der Sonne !

9 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Tieferer Einblick

Nachweis und Identifikation von Elektronen(Positronen) erlauben uns, tief in die Teilchenquelle hineinzuschauen !

NB: Beobachtetes Sonnenlicht stammt nur von Oberfläche

Massive Teilchen stammen vornehmlich von Oberfläche der Teilchenquelle

Röntgenaufnahme: Lynn Bry, Washington University in St. Louis

10 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

• Atomkerne aus Blei haben fast Lichtgeschwindigkeit (bis auf 30km/h)

• Kommen 10 000 mal pro Sekunde am Detektor vorbei

• 20 Milliarden Bleikerne pro Umlaufrichtung

Beispiel: Lamborghini Diablo, 0-100 km/h: 3 sec

Formel 1 400 km/h: 12 sec

Concorde 2200 km/h: 1 min

Large Hadron Collider 1 Milliarde km/h: 1 Jahr (!)

Large Hadron Collider

LHC am CERN

11 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

ALICE beim LHC

TPC

TRD

Bis zu 60000 geladene Teilchen PetaByte (1015) pro Jahr

1000 Wissenschaftler, 30 Nationen

12 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Blei-Blei Kollision in ALICEHerausforderung: Rekonstruktion und Identifizierung von 5000 (15000) geladener Teilchen

13 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Time Projection Chamber (TPC)

mit 95 m3 größte je gebaute TPC 3-dimensionale Kamera Präzision besser als 500m insgesamt 560 Millionen Pixel bis zu 200 Bilder pro Sekunde

Einbau der TPC in ALICE

(Jan 2007)

15 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

Transition Radiation Detector (TRD)

- 540 Kammern (gefüllt mit Xenon-Gas)

- in 18 Supermodulen (8m lang)

- aktive Fläche 750 m2

- Gesamtgewicht 30t

- 30 Millionen Pixel

- 275 000 CPUs, 6.5s pro Bild

-100 000 Bilder pro Sekunde

Identifiziert

Elektronen (Positronen) !

Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda

TRD Radiatoren und Kammern

Herausforderung: Kammern bestehen aus praktisch nichts und müssen über ganze Fläche sehr plan (200m) und

stabil sein (1mbar entspr. 20kg)