Schweizer Technologie für das CERN: Hightech-Module aus dem Aargau
Forschende des PSI bauen zentrale Teile für das nächste grosse Upgrade des Teilchenbeschleunigers am CERN.
Das Wichtigste in Kürze
- Das PSI produziert Detektormodule für das CERN.
- Sie werden Teil eines neuen Detektors für den Teilchenbeschleuniger.
- Damit sollen künftig mehr Teilchenspuren präzise gemessen werden.
Am CERN bei Genf wird der weltgrösste Teilchenbeschleuniger modernisiert. Der sogenannte Large Hadron Collider (LHC) soll ab 2030 als «High-Luminosity LHC» deutlich mehr Teilchenkollisionen erzeugen als heute. Dafür braucht es neue, leistungsfähigere Detektoren.
Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Paul-Scherrer-Institut PSI. Forschende im Aargau entwickeln hochpräzise Detektormodule für ein Experiment mit dem Teilchenbeschleuniger. Die Hälfte der rund 2000 benötigten Detektormodule stellen die PSI-Forschenden auch selbst her. Der Rest wird nach PSI-Bauplänen von Partnern gebaut.
Präzisionsarbeit für extreme Bedingungen
Der Detektor für das so genannte CMS-Experiment ist ein 15 Meter grosser Hightech-Zylinder, der Teilchenspuren nach Protonen-Kollisionen sichtbar macht. Im Innern registrieren Siliziumsensoren kleinste Signale.
Neu kommen sogenannte «Tracker-Endkappen» hinzu – 16 scheibenförmige Bauteile vor und hinter dem bisherigen Kern. Sie sollen einen Bereich abdecken, der bisher nur unzureichend gemessen werden konnte. Forschende sprechen vom «toten Winkel». Jede dieser Scheiben wird mit zahlreichen rechteckigen Modulen bestückt. Jedes Modul enthält mehr als eine halbe Million winziger Pixel. Sie messen Teilchenbahnen mit einer Genauigkeit im Bereich weniger Tausendstel Millimeter.
Während des Betriebs können die Module nicht gewartet oder ausgetauscht werden. Deshalb ist höchste Zuverlässigkeit entscheidend. Am PSI werden die Module zusammengesetzt, verdrahtet und getestet. Spezielle Maschinen verbinden feinste Drähte mit Mikrochips – ähnlich wie eine automatisierte Nähmaschine für Elektronik. Danach durchlaufen die Bauteile strenge Tests in sogenannten «Cold Boxes». Dort prüfen die Forschenden Funktion, Kalibrierung und Stabilität unter kontrollierten Bedingungen.
Schweizer Know-how im internationalen Projekt
Das PSI koordiniert gemeinsam mit Partnern aus mehreren europäischen Ländern die Produktion. Die Bauphase soll rund zwei Jahre dauern.
Mit dem Upgrade soll der CMS-Detektor in den 2030er-Jahren deutlich mehr Daten liefern als je zuvor. Ziel ist es, noch präzisere Hinweise auf neue physikalische Phänomene zu finden – und offene Fragen über den Aufbau des Universums zu klären.
Schweizer Technologie spielt dabei eine zentrale Rolle.
