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Die Forschungskommission des Cern hat grünes Licht für ein neues Experiment gegeben, das nach neuen Teilchen suchen soll. Das «Faser»-Experiment wird das Physikprogramm der Organisation ergänzen und das Potenzial für Neuentdeckungen erhöhen.
Das «Faser»-Experiment (für «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, schrieb das Cern.
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 und im Labor untersucht.
Das Dunkle-Materie-Problem zeige, dass wir nicht wissen, woraus der Grossteil unseres Universums besteht, liess sich «Faser»-Coleiter Jonathan Feng von der University of California Irvine in einer Mitteilung seiner Hochschule zitieren. «Wir sind also sicher, dass es da draussen neue Teilchen gibt.»
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 erkannt, der immer dann aktiviert sein soll, wenn das «Atlas»-Experiment läuft.
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-Forschenden den noch grösseren «Faser 2»-Detektor installieren, der eine noch grössere Bandbreite bisher unbekannter Teilchen nachweisen könnte. (aeg/sda)
