Genf – Die Forschungskommission der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) hat grünes Licht für ein neues Experiment gegeben, das nach unbekannten Teilchen suchen soll. Das "Faser-Experiment" wird das Physikprogramm der Organisation ergänzen und das Potenzial für Neuentdeckungen erhöhen, heißt es in einer Mitteilung des Cern.
Das Faser"Experiment (Forward Search Experiment) soll nach leichten, extrem schwach wechselwirkenden Teilchen suchen, die der Forschung bisher entgangen sind: Die vier Hauptdetektoren des Large Hadron Collider (LHC) können diese Teilchen nicht erkennen. Es könnte sein, dass sie aus den Detektoren entlang des LHC entweichen und nicht bemerkt werden.
Jagd nach Dunklen Photonen
Zu den gesuchten Teilchen gehören beispielsweise Dunkle Photonen, quasi Doppelgänger normaler Lichtteilchen, die mit Dunkler Materie assoziiert sind. Dunkle Materie macht rund 80 Prozent der gesamten Masse des Universums aus. Ihre Beschaffenheit ist jedoch ein großes Rätsel: Sie wurde noch nie direkt nachgewiesen.
Der Faser-Detektor soll 480 Meter vom Atlas"-Detektor entfernt platziert werden – dem Instrument, mit dem die Cern-Forschenden das Higgs-Boson nachgewiesen haben. Wenn die Protonenstrahlen den Interaktionspunkt des Atlas-Instruments passieren, entstehen allenfalls die neuen gesuchten Teilchen.
Anders als die Protonenstrahlen, die durch die LHC-Magnete auf eine geschwungene Bahn gelenkt werden, setzen die leichten, schwach wechselwirkenden Teilchen ihre Flugbahn in gerader Linie fort. Ihre Zerfallsprodukte würden dann vom Faser-Detektor registriert, der immer dann aktiv sein soll, wenn das Atlas-Experiment läuft.
Datensammlung 2021-2023
Die neuen Teilchen würden nur wenig gestreut, weshalb es möglich sei, sie mit einem relativ kleinen und kostengünstigen Detektor mit hoher Empfindlichkeit nachzuweisen, schrieb das Cern. Das Faser-Instrument soll weniger als fünf Meter lang werden und einen Durchmesser von rund einem Meter haben. Es ist also ziemlich kompakt im Vergleich zum riesigen Atlas-Instrument.
Das neue Instrument wird während der derzeitigen Wartungspause des LHC gebaut und in einem Seitentunnel entlang einer ungenutzten Übertragungsleitung installiert, die den LHC mit seinem Vorbeschleuniger, dem Super Proton Synchrotron verbindet. Um Faser schnell und kostengünstig bauen zu können, werden Detektor-Ersatzteile verwendet, die von den Atlas- und LHCb-Experimenten kostenlos bereitgestellt werden, so das Cern.
Das neue Instrument soll von 2021 bis 2023 Daten sammeln. In einer weiteren langen Wartungspause des LHC von 2024 bis 2026 wollen die Cern-Forscher den größeren Faser 2-Detektor installieren, der eine noch größere Bandbreite bisher unbekannter Teilchen nachweisen könnte. (red, APA, 11.3.2019)