Crashs helfen den Urknall dokumentieren

21. August 2001, 18:08
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Teilchendetektor lässt 15 Milliarden Jahre in die Vergangenheit blicken

Bonn - Einen äußerst schnellen und genauen Detektor für geladene Teilchen haben Experimentalphysiker der Universität Bonn entwickelt. Mit Hilfe des Sensors können die Wissenschaftler 15 Milliarden Jahre in die Vergangenheit blicken und bei Beschleuniger-Experimenten die Teilchenreaktionen in der Geburtsstunde unseres Universums beobachten.

Bei ihren Versuchen provozieren die Forscher gewaltige Crashs: Mit außerordentlich hoher Energie schießen sie in einem Beschleuniger von der Größe eines fünfstöckigen Hauses positiv geladene Teilchen - die Protonen - aufeinander. Dabei wandeln sich die Kontrahenten in neue Teilchen um und zeigen dieselben Reaktionen und Eigenschaften wie Sekundenbruchteile nach dem Urknall. Pro Sekunde kommt es zu 40 Mio. Zusammenstößen, bei denen jeweils etwa 1.600 neue Teilchen entstehen. Mit dem Bonner Sensor können diese nun auch nachgewiesen werden.

Wie der Lichtsensor einer Digitalkamera besteht der Detektor aus so genannten Pixeln - haarfeinen viereckigen Zellen, die wabenartig nebeneinander angeordnet sind. "Durchquert ein Teilchen einen Pixel, sendet dieser Ort, Zeit und Signalgröße an den Rand des Elektrochips", erläutert Prof. Norbert Wermes. "Dort werden die Messwerte in schnelle Lichtsignale umgewandelt und durch optische Fasern zum Computer geschickt." In mehreren Ebenen zylinderförmig um den Entstehungsort der Reaktion angeordnet, liefert der Pixel-Detektor so die Punkte einer Teilchenspur, mit deren Hilfe die Urknall-Forscher genau rekonstruieren können, wie der Crash im Beschleuniger abgelaufen ist.

Die Wissenschaftler können jedoch nicht nur die Geburtswehen des Universums erforschen. "Der Detektor birgt auch erhebliches Potenzial für biomedizinische Anwendungen", so Wermes. "Koppeln wir ihn mit einem schnellen Zähler in jeder Pixelzelle, rückt der digitale Röntgennachweis in greifbare Nähe." Der Sensor zählt dann die Röntgenquanten, die auf die einzelnen Pixel auftreffen. Daraus errechnet der Computer das entsprechende Bild. "Möglicherweise lassen sich sogar mit niedrigeren Strahlendosen ähnlich gute Aufnahmen erzielen wie heute mit einem normalen Röntgenfilm." (pte)

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