Sehr geehrte Lehrkrfte diese Prsentation bietet einfhrende Erklrungen
Sehr geehrte Lehrkräfte, diese Präsentation bietet einführende Erklärungen und Grafiken rund um den ATLAS-Detektor am CERN. Einige Folien sind animiert, um schrittweise Erklärungen zu ermöglichen. Bitte beachten Sie auch die Notizen zu den einzelnen Folien; diese sind in Power. Point in der Notizenansicht oder in der Normalansicht unten rechts sichtbar. Die Notizen enthalten Erklärungen zu den Grafiken, Anregungen für Aktivitäten und Verweise zu weiterführenden Informationen. Viel Spaß wünscht das Teilchenwelt-Team 1
Inhalt CERN und LHC 4 -6 Nachweis von Elementarteilchen 7 Der Aufbau des ATLAS-Detektors 8 -9 Wechselwirkungen in Detektoren 10 Teilchenspuren im ATLAS-Detektor 11 -13 Signalerzeugung 14 2
Der ATLAS-Detektor 3
Das CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) Das größte Teilchenphysik. Forschungszentrum der Welt 4
Der LHC (Large Hadron Collider) Ein 27 km langer, ringförmiger Teilchenbeschleuniger 4 Teilchen-Detektoren: ATLAS, ALICE, CMS 5
Was geschieht im LHC? • Protonen kreisen in entgegengesetzten Richtungen mit einer Energie von je 4 Tera-Elektronenvolt (Te. V). • Wenn die Protonen zusammenstoßen, entstehen neue Teilchen, die man in Detektoren nachweist. 6
Wie weist man Elementarteilchen nach? Bildgebende Detektoren z. B. : Nebelkammer, Blasenkammer Elektronische Detektoren z. B: ATLAS-Detektor, Geigerzähler Ø sichtbare Teilchenspuren Ø Teilchen erzeugen elektrische Signale Ø Eigenschaften der Teilchen werden daraus rekonstruiert 7
Der ATLAS-Detektor 22 m 45 m 8
Der ATLAS-Detektor Spurdetektoren … messen die Spuren und Impulse von geladenen Teilchen … befinden sich in einem Magnetfeld Hadronisches Kalorimeter … misst die Energie von Hadronen (= aus Quarks bestehende Teilchen) Myonenkammern Elektromagnetisches Kalorimeter … misst die Energie von … messen die Spuren und Impulse von Myonen … befinden sich in einem 9
Wechselwirkungen in Detektoren • Energiereiche Teilchen wechselwirken mit dem Detektormaterial, wobei Sekundärteilchen entstehen. • Dabei kann folgendes geschehen – je nach Teilchensorte und Material: Erzeugung von Teilchenschauer Ionisation Photonen Ø Elektromagnetische Schauer (Elektronen, Positronen, Photonen) Ø Schauer von Hadronen (Protonen, Neutronen usw. ) 10
Teilchenspuren im ATLASDetektor • Der ATLAS-Detektor besteht aus mehreren Schichten. Verschiedene Teilchensorten wechselwirken in jeder Schicht jeweils anders. • Sie hinterlassen also verschiedene Signalmuster (Teilchenspuren): So kann man Teilchensorten voneinander unterscheiden. Animation 11
Teilchenspuren im ATLASDetektor Spurdetektoren Elektromagnet. Hadron. Übergangs- Kalorimeter Halbleiter. Detektor Myonenkammern strahlungs. Detektor Elektron El. geladenes Hadron Myon Photon El. neutrales Hadron Neutrino Teilchenspur (durch Ionisation oder Erzeugung von Teilchen hinterlässt keine Signale Energieabgabe (Teilchenschauer) 12
Darstellung von Teilchenspuren • So stellt eine vom CERN entwickelte Software Teilchenspuren im ATLASDetektor dar: Spurdetektoren elektromagnetisc hes Kalorimeter hadronisches Kalorimeter Myonenkammern 13
Signalerzeugung • Wenn energiereiche Teilchen im Detektor wechselwirken, entstehen Sekundärteilchen. • Diese erzeugen elektrische Signale, aus denen Forscher Eigenschaften der ursprünglichen Teilchen bestimmen. • Die Signale können durch zwei Prozesse entstehen: Ionisation Die Sekundärteilchen setzen Elektronen frei. Diese werden abgeleitet. Die Stromstärke oder Ladung wird gemessen. Szintillation Photonen werden freigesetzt und weitergeleitet. Ihre Intensität wird gemessen und in elektrische Impulse umgewandelt. 14
Impressum Autoren: Manuela Kuhar, Fabian Kuger Kontakt: material@teilchenwelt. de Bildnachweise: • CERN: 2, 4 -7 • ATLAS collaboration: Folien 7 -11, 13 • Netzwerk Teilchenwelt: Folie 12 http: //www. teilchenwelt. de/service/impressum 15
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