Erster Einsatz des Detektors CERBEROS an der GSI Darmstadt

Im Mai ging an der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH das neue Messsystem CERBEROS in Betrieb. In der aktuell laufenden Strahlzeit analysiert es erstmals die in der Beschleunigeranlage erzeugten Pionen. Prof. Dr. Laura Fabbietti von der Technischen Universität München, die auch Mitglied des Exzellenzclusters Universe ist, war mit ihrer Forschungsgruppe maßgeblich an der Entwicklung und am Aufbau von CERBEROS beteiligt.

Um zu verstehen, wie die Bestandteile der Atomkerne – Protonen und Neutronen – aufgebaut sind und welche Eigenschaften sie haben, schießen die Wissenschaftler an der GSI in Darmstadt Ionen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander. Treffen die Kerne frontal aufeinander, dann entsteht für kurze Zeit ein gemeinsames System mit erhöhter Dichte, das unter anderem Quark- und Antiquark-Teilchen zu neuen Teilchen, Pionen, verbindet. Diese kommen sonst auf der Erde nicht vor und können nur im Labor erzeugt werden. Ihre Eigenschaften besser zu verstehen, gilt das Interesse der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Laura Fabbietti.

Die Pionen werden mit Hilfe von Magneten aussortiert und gebündelt und zur Kollision mit anderen Teilchen gebracht, um dabei neue, noch seltenere Teilchen zu erzeugen und zu untersuchen. „Ganz wichtig ist es dazu, den Impuls der Pionen mit höchster Genauigkeit zu kennen“, sagt Laura Fabbietti. Diesem Zweck dient CERBEROS. Nach dreijähriger Arbeit ist das neue Messystem im Mai in Betrieb gegangen. Das besondere an CERBEROS ist sein neuartiger Mikro-Chip, der entscheidet, ob ein Kollisionsereignis interessant ist, und aufgezeichnet wird oder nicht. Kombiniert ist er mit einer besonders schnellen und präzisen Auslese-Elektronik. Die Komponenten wurden von Forschern der GSI in Zusammenarbeit mit verschiedenen Universitäten entwickelt. Die Technischen Universität München war dabei mit dem PostDoc Dr. Ludwig Maier, dem Doktoranden Rafal Lalik und der Master-Studentin Joana Wirth aus der Gruppe Fabbietti maßgeblich beteiligt.

Nach den erfolgreichen ersten Messungen im Mai ist Cerberos derzeit in den laufenden Experimenten im Juli und August im Einsatz. Da das Konzept der selbst-triggernden Ausleseelektronik nicht auf die Untersuchung von Pionen beschränkt ist, können Teile des Systems zukünftig auch an der internationalen Beschleunigeranlage FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research), die derzeit in Darmstadt entsteht, eingesetzt werden, beispielsweise in den Experimenten PANDA und CBM. Auch Forschungsanlagen in Russland und in Japan haben schon Interesse signalisiert.

Kontakt:
Prof. Dr. Laura Fabbietti
Excellence Cluster Universe
Technische Universität München
Boltzmannstr. 2, 85748 Garching, Germany
Tel. +49 89 35831 7118
E-Mail: laura.fabbietti@ph.tum.de