LHC Status: Run III


Allgemeines
• Name: TOTEM (Total Elastic and Diffractive Cross Section Measurement)
• Länge: -
• Breite: -
• Höhe: -
• Gewicht: 400 Tonnen
• Position: mehrere Module jeweils bis zu 220 m von IP 5 (CMS-Detektor) entfernt

Das TOTEM Experiment misst die Partikel-Streuung innerhalb sehr kleiner Winkeln aus dem IP des CMS-Detektors. Diese Daten erlauben u.a. Rückschlüsse, auf die Grösse des Protons, mit bisher unerreichter Genauigkeit. Desweiteren arbeitet TOTEM eng mit dem CMS-Team zusammen. Es werden sowohl inelastische Stösse (vollständige Kollision) von Proton-Proton Kollisionen durch Detektion der "Trümmerteilchen" untersucht, als auch elastische Stösse, das bedeutet, dass die Protonen nicht kollidieren, sondern sich nur gegenseitig leicht ablenken. Diese Daten erlauben Rückschlüsse auf die Luminosität des Strahls.


Das TOTEM Experiment Quelle: CERN





Roman Pots
Protonen, die unter sehr kleinen Winkeln in Proton-Proton-Wechselwirkungen am IP 5 gestreut werden, können durch ein, nahe am Strahl angebrachten, Szintillatorarray detektiert werden. Dieses Array ist in einem speziellen Vakuumkammertyp untergebracht. Ein Team von Physikern benutzte diesen Vakuumkammertyp zum ersten mal in Rom, worauf sich die Bezeichnung "Roman Pot" etablierte. In den Roman Pot Einheiten sind jeweils zwei Detektorenarme mit einem Netz aus szintillierenden Plastikfasern montiert. Die RP Einheiten sind mechanisch vom LHC Vakuum getrennt und werden in einem Sekundärvakuum betrieben. Dieses ist auf den Innenraum des Pots beschränkt und umfasst damit nur den eigentlichen Tracker. Die Ausleseelektronik ist ausserhalb angebracht. Die zwei Detektorarme, können jeweils von oben und unten bis zu 1.5 mm an den Strahl herangefahren werden. Abweichende Protonen aus elastischen Stössen können dadurch sehr präzise detektiert werden. Aus diesen Daten kann auf die Luminosität und auf die genaue Ausdehnung eines Protons geschlossen werden.


Schema Roman Pot Einheiten Quelle: CERN


Roman Pot Einheit Quelle: CERN


Installierte Roman Pot Einheit im LHC Tunnel Quelle: CERN


Ein Detektorarm einer Roman Pot Einheit Quelle: CERN



GEM-Detektoren (Gas Electron Multiplier):
Die GEM-Detektoren ermöglichen eine Spurrekonstruktion auch bei hohen Teilchendurchflussraten in der Nähe des Strahls. Im Gasvolumen zwischen den beiden Ebenen, an denen eine Driftspannung angelegt wird, befinden sich bis zu drei GEM-Folien, die aus einem beidseitig kupferbeschichtetem Material bestehen, das mit sehr feinen Löchern (Lochabstand ca. 100 µm) versehen ist. Zwischen den beiden Kupferschichten einer GEM-Folie wird eine Spannung angelegt, die im Bereich der Löcher zu hohen Feldstärken und bei einer Wechselwirkung mit einem geladenen Teilchen zu einer entsprechenden Ladungsverstäkung führt. Über im rechten Winkel angeordnete, parallele Auslesestreifen kann auch bei hohen Raten der Schwerpunkt der Ladungswolke mit sehr hoher Genauigkeit ermittelt werden, was wiederum für das Tuning des Strahls wichtig ist.


Ladungsverstärkung in den Löchern der GEM-Folie


Schema GEM-Detektor


GEM-Detektor Quelle: CERN