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1 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda
Der Urknall im Labor
Kai Schweda, Physikalisches Institut
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2 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda
M100 Spiral Galaxie 56 Millionen LJ
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Zeichnung: Hanns Ruder, Universität Tübingen
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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
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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
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6 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda
Kollision von Atomkernen
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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)
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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 !
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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
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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
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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
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12 Nacht der Wissenschaft, Physikalisches Institut, Nov 10, 2007 Kai Schweda
Blei-Blei Kollision in ALICEHerausforderung: Rekonstruktion und Identifizierung von 5000 (15000) geladener Teilchen
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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
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Einbau der TPC in ALICE
(Jan 2007)
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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) !
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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)