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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)