Compact Muon Solenoid

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Das Compact Muon Solenoid (CMS)-Experiment ist ein großer Teilchendetektor, der zurzeit für den Large Hadron Collider (LHC) am CERN in der Schweiz installiert wird. Die Entwicklungskollaboration umfasst in etwa 2300 Personen aus 159 wissenschaftlichen Instituten. Der genaue Standort ist eine unterirdische Halle bei Cessy in Frankreich, kurz hinter der Grenze bei Genf. Der fertige Detektor hat eine zylindrische Form, ist 21 Meter lang, hat einen Durchmesser von 16 Metern und wiegt ungefähr 12500 Tonnen.

Die Hauptziele des Detektors sind:

• Die Entdeckung des Higgs-Bosons
• Die Suche nach Hinweisen auf Supersymmetrie
• Das Studieren der Kollision schwerer Ionen

Der Detektorname beschreibt die Designaspekte des Experiments:

• Seine relativ geringe Größe
• Den starken Solenoidmagneten
• Seine besondere Fähigkeit Myonspuren zu erkennen

Wie die meisten anderen Teilchendetektoren besitzt auch CMS einen großen Solenoidmagneten. Dieser ermöglicht die Bestimmung des Verhältnisses von Ladung / Masse durch Messung der Teilchenspurkrümmung im Magnetfeld. Der Magnet ist 13 Meter lang und 6 Meter im Durchmesser, und seine gekühlte supraleitende Niob-Titan-Spule soll eine Feldstärke von 4 Tesla erreichen.

Aufbau

Der CMS Detektor ist in mehreren Schichten aufgebaut, die eine präzise Vermessung aller bei den Proton-Kollisionen entstehenden Teilchen erlaubt. Von innen nach aussen besteht der Detektor aus folgenden Komponenten:

• Einem Silizium-Pixeldetektor, d.h. einem Halbleiterdetektor, welcher sehr kleine Siliziumstrukturen zum Nachweis geladener Teilchen verwendet. Die Ortauflösung liegt im Bereich von 0,01 mm.
• Einem Silizium-Streifendetektor, der genau wie der Pixeldetektor Silizium als Nachweismaterial benutzt, allerdings mit einer schlechteren - absolut aber immer noch sehr guten - Ortauflösung von deutlich besser als 0,1 mm.
• Einem elektromagnetischen Kalorimeter mit Blei-Wolframat(PbWO4) Kristallen zum Nachweis von Photonen und Elektronen (bzw. Protonen)
• Einem hadronischen Kalorimeter mit Messing-Platten, die sich mit Lagen von Szintillatoren abwechseln um Hadronen wie Protonen, Pionen oder Kaonen vermessen zu können.
• In dem Rückführjoch der Magnetspule befinden sich Myon-Kammern, die speziell auf den Nachweis von Myonen ausgelegt sind.

Zusammenbau

Der Detektor wird zunächst weitgehend an der Oberfläche zusammengebaut und getestet und anschliessend in Einzelteilen in die Kaverne herabgelassen. Zur Zeit (Stand 10. Oktober 2007) sind bereits 8 Teile in der Kaverne; die restlichen sollen bis Ende des Jahres folgen (Quelle: CMS Times).

Die Substrukturen des Silizium-Spurdetektors wurden auf dem CERN-Gelände zusammengefügt und getestet. Der Transport nach Cessy ist für November 2007 vorgesehen (Quelle: CMS Times).