ALICE – der Detektor

Das Experiment ALICE will den Urzustand der Materie wieder herstellen, wie er zuvor nur in den ersten Millionstelsekunden des Universums existiert hat. Es geht um die Eigenschaften dieses noch weitgehend unbekannten Zustands aus Quarks, den elementaren Bausteinen unserer Materie, und aus Gluonen, den zugehörigen Botenteilchen, die die Wechselwirkung zwischen den Quarks vermitteln.

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Das ALICE-Logo

Heute glaubt man, dass unser Universum mit allem, was dazu gehört, Sternen am Himmel und Leben auf der Erde, aus einem heißen Urknall hervorgegangen ist. Indem sich das junge Universum ausdehnte und abkühlte, entstanden die Bausteine der uns vertrauten Materie und bildeten die Strukturen aus, die wir heute vorfinden, winzige Atome ebenso wie riesige Galaxienhaufen.

Wenige Augenblicke nach dem Urknall befand sich die Materie des Universums in einem Zustand, den die Wissenschaftler als Quark-Gluon-Plasma, kurz QGP, bezeichnen – ein äußerst heißes und komprimiertes Gemenge aus Quarks, den elementaren Bausteinen unserer Materie, und aus Gluonen, den zugehörigen Botenteilchen, die die Wechselwirkung zwischen den Quarks vermitteln. Nur eine Hunderttausendstelsekunde nach dem Urknall ist dieses QGP ausgefroren zu Protonen und Neutronen, den Teilchen, die wir heute im Innern der Atomkerne finden. Quarks und Gluonen sind seitdem fest in den Kernbausteinen eingeschlossen. Ein Stoff ähnlich dem QGP des Urknalls könnte sich derzeit bestenfalls im Innern von Neutronensternen finden, wo die Dichte so hoch ist, dass ein Volumen von der Größe eines Stecknadelkopfes soviel Materie enthält wie die Cheopspyramide in Giseh.

Der ALICE-Detektor im Detail

Den Wissenschaftlern von ALICE steht CERNs leistungsfähigster Beschleuniger zur Verfügung, um QGP im Labor zu erzeugen. Bei frontalen Zusammenstößen von Atomkernen im Large Hadron Collider LHC soll die Kernmaterie zusammengedrückt, zerquetscht und erhitzt werden, um sie zurückzuschmelzen ins QGP. Je größer die aufeinander treffenden Kerne, desto besser. Aus diesem Grund hat man bei ALICE Bleikerne gewählt, die mit insgesamt 208 Protonen und Neutronen zu den Schwergewichten unter den möglichen Projektilen zählen. Im Messprogramm sind aber auch leichtere Stoßsysteme vorgesehen, ebenso wie Proton-Kern- und Proton-Proton-Kollisionen.

Die Aufgabe der ALICE-Kollaboration ist es, einen Detektor zu bauen, der für Stöße von schweren Kernen mit einer bisher noch nie dagewesenen Anzahl von Teilchenspuren ausgelegt ist. Die wichtigsten Komponenten werden in unserer Bilderstrecke vorgestellt.