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Podcast: Raumzeit
Episode: RZ113 CERN: Der ALICE-Detektor
Publishing Date: 2023-08-02T11:00:00+02:00
Podcast URL: https://raumzeit-podcast.de
Episode URL: https://raumzeit-podcast.de/2023/08/02/rz113-cern-der-alice-detektor/

00:00:34.646 --> 00:00:39.309
<v Tim Pritlove>Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit, dem Podcast über Raumfahrt und andere.

00:00:39.309 --> 00:00:39.909
<v Tim Pritlove>Kosmische Angelegenheiten.

00:00:40.870 --> 00:00:45.834
<v Tim Pritlove>Mein Name ist Tim Pridlaff und ich begrüße alle hier zu einer weiteren Ausgabe von Raumzeit.

00:00:46.314 --> 00:00:51.458
<v Tim Pritlove>Und wie schon in den letzten Sendungen sich abgezeichnet hat,

00:00:51.458 --> 00:00:54.901
<v Tim Pritlove>heute geht's wieder um das ZERN.

00:00:55.341 --> 00:01:01.285
<v Tim Pritlove>Ich bin hier in Genf vor Ort und spreche mit einer ganzen Reihe von Gesprächspartnern.

00:01:02.026 --> 00:01:07.610
<v Tim Pritlove>Und so auch in dieser Sendung. Und heute geht es um die Detektoren,

00:01:07.610 --> 00:01:14.174
<v Tim Pritlove>die es ja hier so einige gibt, an dem großen Large Hadron Collider,

00:01:14.174 --> 00:01:18.617
<v Tim Pritlove>dem großen Beschleunigerring, der hier aufgebaut worden ist in den letzten Jahrzehnten

00:01:18.617 --> 00:01:22.839
<v Tim Pritlove>und fleißig betrieben wird und wie man ja auch schon gehört hat zu diversen

00:01:22.839 --> 00:01:25.261
<v Tim Pritlove>wissenschaftlichen Erkenntnissen geführt hat.

00:01:25.261 --> 00:01:30.524
<v Tim Pritlove>Und diese Erkenntnisse gäbe es nicht, würde nicht das, was da beschleunigt wird,

00:01:30.524 --> 00:01:31.665
<v Tim Pritlove>auch mal ausgelesen werden.

00:01:32.946 --> 00:01:36.549
<v Tim Pritlove>Es muss ja auch was kollidieren, wenn man diese Kollision auswerten will.

00:01:36.549 --> 00:01:42.263
<v Tim Pritlove>Und eine dieser Kollisionsmaschinen, dieser Detektoren heißt ALICE,

00:01:42.263 --> 00:01:47.537
<v Tim Pritlove>Large Ion Collider Experiment und darüber spreche ich heute mit Kai Schweda.

00:01:47.537 --> 00:01:49.599
<v Tim Pritlove>Hallo, herzlich willkommen bei Raumzeit.

00:01:49.599 --> 00:01:51.300
<v Kai Schweda>Hallo Tim, gut dich zu sehen.

00:01:52.962 --> 00:01:58.326
<v Tim Pritlove>Ja, Kai du bist, stimmt das, Alice Deputy Spokesperson steht hier.

00:01:58.386 --> 00:02:02.769
<v Kai Schweda>Genau, seit Januar diesen Jahres für drei Jahre. Spokesperson wird demokratisch

00:02:02.769 --> 00:02:07.733
<v Kai Schweda>gewählt von den teilnehmenden Instituten und alle drei Jahre gibt es einen neuen

00:02:07.733 --> 00:02:12.037
<v Kai Schweda>Spokesperson. Und der ist auch nicht wiederwählbar, das heißt nach drei Jahren ist es vorbei.

00:02:12.037 --> 00:02:13.718
<v Tim Pritlove>Aha, warum macht man das?

00:02:14.699 --> 00:02:17.641
<v Kai Schweda>Generell ist es am Zehren so, dass auch die Generaldirektorin,

00:02:17.641 --> 00:02:21.164
<v Kai Schweda>die wir jetzt haben, von den Mitgliedstaaten gewählt wird.

00:02:21.964 --> 00:02:25.290
<v Kai Schweda>Das macht man, dass Machtstrukturen nicht verkrusten. Wir haben ja gesehen,

00:02:25.290 --> 00:02:28.461
<v Kai Schweda>wenn eine Kanzlei in Deutschland vier Legislaturperioden überlebt...

00:02:29.773 --> 00:02:34.386
<v Kai Schweda>Da haben die Leute die Schnauze voll. Und genau das ist das Ziel vom CERN.

00:02:34.746 --> 00:02:40.889
<v Kai Schweda>Selbst die Sekretärinnen in den Sekretariaten wechseln alle 5 oder 6 Jahre die Abteilung auch um,

00:02:40.889 --> 00:02:44.731
<v Kai Schweda>natürlich auch wenn man eine bestimmte Aufgabe eine Zeit macht,

00:02:44.731 --> 00:02:49.473
<v Kai Schweda>wird es sehr routinemäßig, dann sehen die andere Abteilungen und das wird sehr

00:02:49.473 --> 00:02:50.634
<v Kai Schweda>aktiv betrieben beim CERN.

00:02:51.854 --> 00:02:55.636
<v Tim Pritlove>Es gibt ja auch genug, wo man durchrotieren kann. Also es bleibt abwechslungsreich.

00:02:56.937 --> 00:03:01.099
<v Tim Pritlove>Und ich denke das schärft dann auch den Blick für das Ganze dann doch auch,

00:03:01.099 --> 00:03:06.241
<v Tim Pritlove>dass man sieht, aha andere Abteilungen machen auch cooles Zeug und haben aber

00:03:06.241 --> 00:03:09.363
<v Tim Pritlove>vielleicht einen anderen Stil und dann übertragen sich natürlich auch Erfahrungen.

00:03:09.843 --> 00:03:11.985
<v Tim Pritlove>Aber das heißt, dass man nicht mehr so viel Wissenschaft macht oder?

00:03:11.985 --> 00:03:17.048
<v Tim Pritlove>Wenn man Spokesperson ist oder ist das nur so ein Anhängsel?

00:03:17.048 --> 00:03:22.512
<v Kai Schweda>Nach wie vor zwei Doktoranden, die ich betreue, die unsere Daten auswerten und

00:03:22.512 --> 00:03:25.074
<v Kai Schweda>Physikanalyse betreiben und die auch veröffentlichen die Ergebnisse.

00:03:25.074 --> 00:03:27.885
<v Tim Pritlove>Also es ist eigentlich nur so ein zusätzlicher Job und kein neuer.

00:03:28.356 --> 00:03:34.120
<v Kai Schweda>Also ich denke Spokesperson, das ist ja der CEO wäre das, bei einer großen Aktiengesellschaft

00:03:34.120 --> 00:03:36.581
<v Kai Schweda>oder im deutschen Sprachraum ist das der Vorstandsvorsitzende.

00:03:37.242 --> 00:03:38.002
<v Kai Schweda>Ich bin der Stellvertreter.

00:03:39.084 --> 00:03:43.867
<v Kai Schweda>Und ich behalte noch mehr 10% meiner Zeit für Dinge, die mir Spaß machen,

00:03:43.867 --> 00:03:47.669
<v Kai Schweda>zum Beispiel Doktorandbetreuung, ich mache noch Lehre in der Uni Heidelberg

00:03:47.669 --> 00:03:53.554
<v Kai Schweda>in der Physik und das will ich nicht aufgeben. Als Brooks-Person wird es vielleicht anders.

00:03:54.074 --> 00:03:56.095
<v Tim Pritlove>Wie hat es dann angefangen mit der Wissenschaft?

00:03:57.597 --> 00:04:01.539
<v Kai Schweda>Ich denke schon in der Schule, so rückblickend waren immer die Naturwissenschaften

00:04:01.539 --> 00:04:05.021
<v Kai Schweda>das, was mich interessiert hat und dann im Studium war es die Kernphysik.

00:04:05.342 --> 00:04:07.323
<v Kai Schweda>Alles andere hat mich dann weniger interessiert.

00:04:07.323 --> 00:04:07.723
<v Tim Pritlove>Warum?

00:04:08.504 --> 00:04:11.966
<v Kai Schweda>Das kann ich nicht sagen. Vielleicht ist das Purismus,

00:04:11.966 --> 00:04:16.828
<v Kai Schweda>dass man die Kern- und Teilchenphysik versucht ja die Natur zu beschreiben,

00:04:16.828 --> 00:04:21.161
<v Kai Schweda>indem man die Kräfte auf fundamentale Teilchen und fundamentale Wechselwirkungen

00:04:21.161 --> 00:04:25.733
<v Kai Schweda>reduziert und vielleicht ist es dieser Reduktionismus, den ich so attraktiv finde.

00:04:27.695 --> 00:04:33.588
<v Tim Pritlove>Ja und auch natürlich dieser Teilchen Zoo, das hatten wir ja schon im Eingangsgespräch,

00:04:33.588 --> 00:04:38.120
<v Tim Pritlove>Standardmodell, das ist einfach so das, was alles definiert.

00:04:39.161 --> 00:04:42.823
<v Tim Pritlove>Von daher glaube ich auch nochmal besonders interessant sein kann.

00:04:42.823 --> 00:04:46.927
<v Kai Schweda>Da gibt es unterschiedliche Meinungen, wir versuchen das,

00:04:46.927 --> 00:04:50.451
<v Kai Schweda>wie gesagt, über fundamentale Teilchen- und Wechselwirkungen zu beschreiben,

00:04:50.451 --> 00:04:53.294
<v Kai Schweda>aber selbst wenn man diese Wechselwirkungen nicht beliebig genau kennt,

00:04:53.294 --> 00:04:57.238
<v Kai Schweda>könnte niemand ausrechnen, welche Formation eine Schneeflocke wenn man also

00:04:57.238 --> 00:04:59.861
<v Kai Schweda>Systeme hat, die aus sehr vielen Teilchen bestehen.

00:05:02.522 --> 00:05:05.785
<v Kai Schweda>Prinzipiell kann man das machen, es gelingt aber keinem, weil dann gibt es eben

00:05:05.785 --> 00:05:09.808
<v Kai Schweda>kollektive Phänomene, die nicht immer aus den fundamentalen Wechselwirkungen kommen.

00:05:09.808 --> 00:05:12.430
<v Tim Pritlove>Oder anders ausgedrückt, Europa braucht unbedingt ein Schneeflockenformungsforschungszentrum.

00:05:14.592 --> 00:05:18.995
<v Kai Schweda>Nein, ich will das nicht ins Lächerliche ziehen, aber es gibt auch emergente

00:05:18.995 --> 00:05:22.818
<v Kai Schweda>Phänomene, auch ALICE beschäftigt sich damit, vielleicht kommen wir da noch

00:05:22.818 --> 00:05:27.442
<v Kai Schweda>später drauf, die man eben nicht so einfach aus den fundamentalen Wechselwirkungen herleiten kann.

00:05:27.442 --> 00:05:33.565
<v Tim Pritlove>Alles nicht so einfach. Trotz alledem gibt es den Bedarf hier mal ins Detail zu gehen.

00:05:33.565 --> 00:05:40.389
<v Tim Pritlove>Ja, Alice. Also ich habe es schon gesagt, Large Ion Collider Experiment mit

00:05:40.389 --> 00:05:43.491
<v Tim Pritlove>den Abkürzungen ist ja immer so eine Sache. Man will immer auf irgendwas hinaus.

00:05:43.831 --> 00:05:45.872
<v Tim Pritlove>Eine schöne Abkürzung, liest sich halt gut.

00:05:48.013 --> 00:05:51.675
<v Tim Pritlove>Aber es beschreibt ja schon auch in etwa was getan wird. Wovon reden wir jetzt?

00:05:52.096 --> 00:05:57.558
<v Tim Pritlove>Wir haben hier am Standort den großen Ring, den Archidron Collider,

00:05:57.558 --> 00:06:03.201
<v Tim Pritlove>den Beschleunigerring, der halt die Teilchen ordentlich auf Fahrt bringt.

00:06:03.682 --> 00:06:08.205
<v Tim Pritlove>Und entlang dieses Rings gibt es verschiedenste Instrumente,

00:06:08.205 --> 00:06:12.538
<v Tim Pritlove>wie man sagt, wobei das Wort irgendwie nicht so richtig erfasst,

00:06:12.538 --> 00:06:15.790
<v Tim Pritlove>um was für Kolosse es sich dabei handelt.

00:06:17.172 --> 00:06:24.537
<v Tim Pritlove>Sehr sehr große, sehr komplexe technische Geräte, die dann eben diese beschleunigten

00:06:24.537 --> 00:06:27.879
<v Tim Pritlove>Teilchen kollidieren lässt und sie dabei beobachtet.

00:06:29.691 --> 00:06:35.074
<v Tim Pritlove>Also ein Detektor. ALICE ist jetzt einer dieser Detektoren, die alle mehr oder

00:06:35.074 --> 00:06:40.668
<v Tim Pritlove>weniger, also die sozusagen alle parallel und unabhängig voneinander entwickelt wurden.

00:06:40.668 --> 00:06:44.481
<v Tim Pritlove>Das heißt hinter jedem dieser Detektoren steckt eine eine Philosophie,

00:06:44.481 --> 00:06:51.796
<v Tim Pritlove>eine Technik Wissenschaftsphilosophie, wie man auf dieses beschleunigte Teilchen schaut.

00:06:54.575 --> 00:06:57.757
<v Kai Schweda>Also wir schauen nicht auf das beschleunigte Teilchen, sondern auf das kollidierende.

00:06:58.198 --> 00:07:01.440
<v Kai Schweda>Die beiden Teilchen kriegen sehr viel Energie mit. Das ist Bewegungsenergie.

00:07:02.421 --> 00:07:06.484
<v Kai Schweda>Und die kollidieren und dann wird in dieser Kollision ein Großteil dieser Energie,

00:07:06.484 --> 00:07:09.045
<v Kai Schweda>die ich vorher reinstecke mit dem Collider, mit dem Beschleuniger,

00:07:09.045 --> 00:07:13.288
<v Kai Schweda>die wird frei und erzeugt neue Teilchen. Da entstehen in der Kollision neue

00:07:13.288 --> 00:07:17.191
<v Kai Schweda>Teilchen und diese neuen Teilchen, die untersuchen wir.

00:07:18.512 --> 00:07:22.434
<v Tim Pritlove>Und was ist jetzt sozusagen die Philosophie gewesen beim Design von ALICE?

00:07:27.719 --> 00:07:33.153
<v Kai Schweda>Anfang der 1990er Jahre hat das CERN ernsthaft überlegt und auch eine Designstudie

00:07:33.153 --> 00:07:34.704
<v Kai Schweda>zum Large Hadron Collider entwickelt.

00:07:35.304 --> 00:07:38.487
<v Kai Schweda>Das heißt, sie haben sich überlegt, welche Energie brauchen wir,

00:07:38.487 --> 00:07:42.450
<v Kai Schweda>um in der Teilchenphysik Fortschritt zu machen. Es ging damals um das Higgs-Boson,

00:07:42.450 --> 00:07:44.011
<v Kai Schweda>das auch vor zehn Jahren entdeckt wurde.

00:07:44.371 --> 00:07:49.115
<v Kai Schweda>Und dann war klar, da gab es dann die Teilchenphysik-Gemeinschaft,

00:07:49.115 --> 00:07:53.628
<v Kai Schweda>die Community, baut traditionell zwei Detektoren mit unterschiedlicher Technologie,

00:07:53.628 --> 00:07:59.622
<v Kai Schweda>um eben diesen Nachweis des Higgs-Teilchens einwandfrei festlegen zu können.

00:07:59.622 --> 00:08:03.925
<v Tim Pritlove>Weil wenn man das gleiche sieht oder dieselben Schlüsse zieht aus zwei vollständig

00:08:03.925 --> 00:08:07.467
<v Tim Pritlove>unterschiedlichen Beobachtungen, dann kann man auch sicher sein, dass es stimmt.

00:08:07.888 --> 00:08:11.690
<v Kai Schweda>Genau, so ist das traditionell in der Teilchenphysik, auch bei anderen Kollidern wurde,

00:08:11.690 --> 00:08:15.553
<v Kai Schweda>als das Topquark entdeckt wurde, waren es auch zwei große Experimente und dann

00:08:15.553 --> 00:08:19.976
<v Kai Schweda>war klar am Large Hadron Collider, dieser Ring, die ja 100 Meter unter der Erde

00:08:19.976 --> 00:08:22.959
<v Kai Schweda>ist, der 27 Kilometer lang ist, hat vier Kollisionszonen.

00:08:24.040 --> 00:08:28.324
<v Kai Schweda>Da war vorher ein anderer Kollider drin, der Elektronen und Positronen kollidiert

00:08:28.324 --> 00:08:32.007
<v Kai Schweda>hat. Und da gibt es vier Wechselwirkungspunkte, wo die Strahlen kollidieren.

00:08:32.328 --> 00:08:33.829
<v Kai Schweda>Es gab also noch zwei weitere.

00:08:36.532 --> 00:08:40.534
<v Kai Schweda>Kollisionspunkte, wo man ein Experiment aufstellen kann und dann hat sich unser Feld,

00:08:40.534 --> 00:08:44.677
<v Kai Schweda>das noch recht jung ist, die schweren Physik überlegt, wir könnten da bei diesen

00:08:44.677 --> 00:08:50.761
<v Kai Schweda>höchsten zugänglichen Kollisionsenergien einen Detektor bauen und der ist nicht

00:08:50.761 --> 00:08:52.902
<v Kai Schweda>für Proton-Proton-Kollisionen zuständig,

00:08:52.902 --> 00:08:57.165
<v Kai Schweda>denn in Proton-Proton-Kollisionen wurde das Higgs-Boson entdeckt und wird weiter

00:08:57.165 --> 00:09:00.807
<v Kai Schweda>erforscht, welche Eigenschaften es hat, Sondern man kann auch einen Monat pro

00:09:00.807 --> 00:09:05.740
<v Kai Schweda>Jahr, also eine relativ kurze Zeit, schwere Bleikerne reinsetzen und die beschleunigen.

00:09:05.851 --> 00:09:08.833
<v Kai Schweda>Und das ist das zentrale Thema von ALICE.

00:09:09.653 --> 00:09:12.075
<v Tim Pritlove>Was ist jetzt so besonders an diesen schweren Teilen?

00:09:14.397 --> 00:09:20.241
<v Kai Schweda>Die Frage ist, was passiert, wenn ich sehr viel Energie in ein Volumen pumpe,

00:09:20.241 --> 00:09:22.212
<v Kai Schweda>das sehr viel größer ist als ein Proton.

00:09:22.963 --> 00:09:26.465
<v Kai Schweda>Darüber ist noch wenig bekannt. was passiert mit dem Vakuum,

00:09:26.465 --> 00:09:30.068
<v Kai Schweda>wenn ich da sehr viel, sehr sehr viel Energie reinstecke, über ein sehr großes

00:09:30.068 --> 00:09:33.870
<v Kai Schweda>Volumen, groß, wie gesagt, groß im Vergleich zu der Größe eines Protons.

00:09:34.971 --> 00:09:39.352
<v Kai Schweda>Und dann kommen da eben bei einer Proton-Proton-Kollision kommen ein paar hundert

00:09:39.352 --> 00:09:41.172
<v Kai Schweda>Teilchen raus, die erzeugt werden.

00:09:41.172 --> 00:09:46.173
<v Kai Schweda>Bei einer Blei-Blei-Kollision, da habe ich ja, Blei hat 82 Protonen und diese

00:09:46.173 --> 00:09:48.714
<v Kai Schweda>Bleikerne sind völlig nackt. Wir nehmen denen alle Elektronen weg,

00:09:48.714 --> 00:09:52.374
<v Kai Schweda>dass man sie möglichst stark beschleunigen kann. Das heißt, dieser Bleikern

00:09:52.374 --> 00:09:55.115
<v Kai Schweda>ist 82 Plus geladen, der hat die Ladung von 82 Protonen.

00:09:55.795 --> 00:09:59.656
<v Kai Schweda>Und dann kommen noch 126 Neutronen dazu. dann habe ich also 208.

00:10:01.522 --> 00:10:04.584
<v Kai Schweda>Nukleon, also 208 Protonen plus Neutronen, habe ich ein sehr großes System,

00:10:04.584 --> 00:10:09.568
<v Kai Schweda>das kollidiert und da entstehen 20.000 geladene Teilchen, nicht nur ein paar

00:10:09.568 --> 00:10:11.789
<v Kai Schweda>hundert. Und das ist der große Unterschied zu ALICE.

00:10:12.430 --> 00:10:17.114
<v Kai Schweda>Wir müssen bei einer einzigen Kollision eine sehr, sehr hohe Teilchenzahldichte

00:10:17.114 --> 00:10:20.096
<v Kai Schweda>untersuchen können und dafür haben wir einen speziellen Detektor gebaut.

00:10:20.096 --> 00:10:22.678
<v Kai Schweda>Also die Überlegung, was für einen Detektor wir gebaut haben,

00:10:22.678 --> 00:10:26.241
<v Kai Schweda>kommt daraus, was passiert in dieser Kollision.

00:10:26.501 --> 00:10:32.485
<v Kai Schweda>Und es war sehr schnell klar, wenn man am Large Hadron Collider ein Schwerion-Experiment,

00:10:32.485 --> 00:10:38.169
<v Kai Schweda>in dem man Bleikerne kollidiert, bauen möchte, braucht man zunächst mal praktisch

00:10:38.169 --> 00:10:41.311
<v Kai Schweda>die gesamte Physikergemeinschaft, die sich mit so einer Physik beschäftigt.

00:10:41.651 --> 00:10:45.654
<v Kai Schweda>Weil man einfach einen Detektor, weil die Herausforderungen so groß sind auf

00:10:45.654 --> 00:10:49.997
<v Kai Schweda>der Detektorseite, auf der Datenaufnahmeseite vom Rechenanspruch,

00:10:49.997 --> 00:10:55.601
<v Kai Schweda>dass man da praktisch fast alle Physiker, die in dem Feld arbeiten, zusammenbringen muss.

00:10:55.781 --> 00:10:59.824
<v Kai Schweda>Und dann war auch sehr schnell klar, da muss dieser Detektor nicht nur eine

00:10:59.824 --> 00:11:03.607
<v Kai Schweda>Teilmessung machen oder ein ganz besonderes Signal und eine Sonde untersuchen

00:11:03.607 --> 00:11:08.550
<v Kai Schweda>können, sondern sehr breit aufgestellt sein, dass er möglichst alle Signale erkennen kann.

00:11:09.591 --> 00:11:13.193
<v Tim Pritlove>Warum nimmt man Blei? Also es gibt ja sicherlich auch noch schwerere,

00:11:13.193 --> 00:11:14.734
<v Tim Pritlove>man kann ja auch Uran nehmen.

00:11:14.734 --> 00:11:19.257
<v Kai Schweda>Ja genau, Uran wurde auch gemacht, nicht Amzern. Dazu braucht man eine bestimmte Quelle.

00:11:19.257 --> 00:11:24.761
<v Kai Schweda>Quelle. Man fängt ja an ein Teilchen zu beschleunigen, in dem es immer zum Beispiel

00:11:24.761 --> 00:11:28.164
<v Kai Schweda>im Proton nimmt man das Elektron weg, dann ist es positiv geladen,

00:11:28.164 --> 00:11:31.046
<v Kai Schweda>dann lege ich ein elektrisches Feld an und im elektrischen Feld bewegt sich

00:11:31.046 --> 00:11:33.908
<v Kai Schweda>eine positive Ladung entlang der Feldlinie und wird beschleunigt.

00:11:34.869 --> 00:11:37.490
<v Kai Schweda>Und Blei ist möglichst schwer, Uran ist noch schwerer.

00:11:38.119 --> 00:11:42.552
<v Kai Schweda>Aber für Uran muss man eine spezielle Quelle haben, das hat das CERN nicht,

00:11:42.552 --> 00:11:45.904
<v Kai Schweda>das wurde aber in anderen Experimenten gemacht. Da braucht man eine ganz spezielle

00:11:45.904 --> 00:11:48.645
<v Kai Schweda>Quelle. Das ist also ein technologisches Argument.

00:11:48.645 --> 00:11:52.087
<v Tim Pritlove>Also Quelle im Sinne von, also nicht wo man das Uran her bekäme,

00:11:52.087 --> 00:11:55.069
<v Tim Pritlove>sondern wie man das sozusagen erstmal in den Ring überhaupt reinschweißt.

00:11:56.030 --> 00:11:56.790
<v Tim Pritlove>Wie man das vorbeschleunigt.

00:11:57.110 --> 00:12:00.352
<v Kai Schweda>Die Frage ist immer, wie fange ich an? Ich habe zuerst ein neutrales Atom,

00:12:00.352 --> 00:12:01.943
<v Kai Schweda>ein Bleiatom oder ein Bleikern.

00:12:02.453 --> 00:12:07.276
<v Kai Schweda>Und da muss ich erst mal den positiv oder auch negativ laden.

00:12:07.276 --> 00:12:11.218
<v Kai Schweda>Ich gebe ihm ein Elektron dazu und ich nehme eins weg aus der Atomhülle und

00:12:11.218 --> 00:12:12.829
<v Kai Schweda>dann fange ich an, das zu beschleunigen.

00:12:13.139 --> 00:12:15.861
<v Kai Schweda>Und das ist die Schwierigkeit bei Uran. Wir hatten auch sehr gerne Uran-Kollisionen.

00:12:17.102 --> 00:12:20.483
<v Tim Pritlove>Okay, also bleiht sozusagen der Kompromiss aus. Da weiß man,

00:12:20.483 --> 00:12:23.625
<v Tim Pritlove>wie man es hinkriegt und es ist schwer genug, dass es einen Unterschied macht.

00:12:23.625 --> 00:12:27.567
<v Kai Schweda>Ganz genau, aber der LHC hat auch mittelschwere Kerne schon kollidiert, Xenonkerne.

00:12:28.968 --> 00:12:32.729
<v Kai Schweda>Das hat wunderbar funktioniert. Da hatten wir mal sechs Stunden Strahl mit Xenonkerne.

00:12:37.212 --> 00:12:41.334
<v Tim Pritlove>Und warum ist jetzt sozusagen, also das habe ich noch nicht so ganz verstanden,

00:12:41.334 --> 00:12:46.897
<v Tim Pritlove>also klar Protonen aufeinander ballern, das bringt einen schon mal weit und

00:12:46.897 --> 00:12:49.118
<v Tim Pritlove>hat auch irgendwie das Higgs-Feld nachweisen können.

00:12:50.819 --> 00:12:54.002
<v Tim Pritlove>Was ist jetzt sozusagen die Erwartungshaltung gewesen, wenn man sagt,

00:12:54.002 --> 00:12:55.943
<v Tim Pritlove>okay, es ist besser, wenn man

00:12:55.943 --> 00:13:01.867
<v Tim Pritlove>jetzt viele Protonen hat, weil man dann mehr sieht oder was anderes sieht?

00:13:02.308 --> 00:13:06.551
<v Kai Schweda>Weil man genau neue Eigenschaften sieht. Man sieht dann plötzlich,

00:13:06.551 --> 00:13:12.955
<v Kai Schweda>das muss ich weiter ausholen, die Protonen sind ja keine fundamentalen Teilchen.

00:13:13.436 --> 00:13:18.099
<v Kai Schweda>Elektron ist ein Elementarteilchen, das hat eine Ladung, das hat eine bestimmte

00:13:18.099 --> 00:13:21.225
<v Kai Schweda>Masse, aber Protonen sind ja ausgedehnt,

00:13:21.225 --> 00:13:24.752
<v Kai Schweda>die bestehen selbst noch mal aus Elementarteilchen, das sind die Quarks.

00:13:25.814 --> 00:13:30.743
<v Kai Schweda>Und das ist eben das fundamentale Teil, die Quarks sind Bestand der Bis dahin.

00:13:32.530 --> 00:13:36.653
<v Kai Schweda>Des Standardsmodells der Teilchenphysik und da gibt es sechs verschiedene Quarks.

00:13:36.653 --> 00:13:40.576
<v Kai Schweda>Ich kann mal aufzählen, die Physiker sind nicht besonders innovativ,

00:13:40.576 --> 00:13:42.317
<v Kai Schweda>wenn sie neue Namen geben.

00:13:42.757 --> 00:13:47.030
<v Kai Schweda>Da gibt es einen Up-Quark und einen Down-Quark und daraus besteht unsere gesamte

00:13:47.030 --> 00:13:50.763
<v Kai Schweda>Welt. Ich kann zwei Up-Quarks nehmen und einen Down-Quark, dann habe ich drei

00:13:50.763 --> 00:13:52.644
<v Kai Schweda>Quarks und das ist ein Proton.

00:13:53.165 --> 00:13:55.827
<v Kai Schweda>Ich kann andersherum zwei Down-Quarks nehmen, einen Up-Quark,

00:13:55.827 --> 00:13:58.108
<v Kai Schweda>auch wieder drei Quarks, dann habe ich einen Neutron.

00:13:58.710 --> 00:14:02.712
<v Kai Schweda>Da nehme ich noch das Elektron dazu und damit kann ich vom Wasserstoffatom bis

00:14:02.712 --> 00:14:06.895
<v Kai Schweda>zum Blei oder Uranatom das komplette Periodensystem bauen.

00:14:06.895 --> 00:14:10.738
<v Kai Schweda>Alles zusammenbauen und das ist unsere Welt, aus der wir auch bestehen,

00:14:10.738 --> 00:14:12.679
<v Kai Schweda>wo aus dieser Tisch hier besteht.

00:14:12.679 --> 00:14:17.753
<v Kai Schweda>Und die Natur hat es aber so eingerichtet, dass es noch eine zweite und dritte

00:14:17.753 --> 00:14:22.026
<v Kai Schweda>Generation oder Familie, das sind Synonyme, man kann beides nehmen, sagen, gibt.

00:14:22.766 --> 00:14:26.089
<v Kai Schweda>Und kein Mensch weiß, warum es jetzt eine zweite und eine dritte Generation gibt.

00:14:26.189 --> 00:14:32.133
<v Kai Schweda>Es gibt auch genau drei, auch das wurde am LAC untersucht, auch bei anderen Beschleunigern.

00:14:32.504 --> 00:14:34.865
<v Kai Schweda>Gibt es denn nicht noch eine vierte, fünfte, sechste Familie?

00:14:34.865 --> 00:14:38.758
<v Kai Schweda>Gibt es nicht. Zumindest nicht bei den Energien, die uns momentan zur Verfügung stehen.

00:14:39.659 --> 00:14:43.562
<v Kai Schweda>Und das ist eines der großen Rätsel im Standardmodell der Deutschmusik.

00:14:43.562 --> 00:14:48.005
<v Kai Schweda>Warum gibt es drei Familien und genau drei und nicht mehr und nicht weniger?

00:14:49.206 --> 00:14:53.569
<v Kai Schweda>So und dann kommen wir zur starken Wechselwirkung. Die Protonen,

00:14:53.569 --> 00:14:57.472
<v Kai Schweda>diese Quarks, werden zusammengehalten von der starken Wechselwirkung.

00:14:57.472 --> 00:15:01.235
<v Kai Schweda>Wir kennen ja aus der Schule, aus dem Alltag, die elektromagnetische Wechselwirkung,

00:15:01.235 --> 00:15:03.477
<v Kai Schweda>elektrische Ladungen, magnetische Felder.

00:15:03.938 --> 00:15:08.461
<v Kai Schweda>Wir kennen die Schwerkraft, die, die Gravitation, die hat gespielt keine Rolle

00:15:08.461 --> 00:15:10.462
<v Kai Schweda>im Standardmodell der Teilchenphysik, die wird nicht berücksichtigt.

00:15:10.803 --> 00:15:15.486
<v Kai Schweda>Aber es gibt noch zwei im Standardmodell, zwei weitere mikroskopische Kräfte,

00:15:15.486 --> 00:15:19.172
<v Kai Schweda>das ist die schwache Kernkraft oder die schwache Kraft, Die ist zum Beispiel

00:15:19.172 --> 00:15:23.829
<v Kai Schweda>dafür verantwortlich, dass ein Neutron zerfällt in ein Proton und ein Elektron und ein Neutrino.

00:15:25.284 --> 00:15:28.527
<v Kai Schweda>Und dann gibt es noch eine Kraft, das ist eben die starke Kraft.

00:15:28.527 --> 00:15:31.829
<v Kai Schweda>Und diese beiden Kernkräfte haben sehr kurze Reichweiten. Wir wissen ja von

00:15:31.829 --> 00:15:35.572
<v Kai Schweda>der elektromagnetischen Wechselwirkung, die geht unendlich weit.

00:15:35.572 --> 00:15:40.016
<v Kai Schweda>Oder wir sehen, wir spüren die Schwerkraft der Sonne, die 150 Millionen Kilometer

00:15:40.016 --> 00:15:44.059
<v Kai Schweda>von uns entfernt ist, spüren wir, weil die Erde sich eben um die Sonne bewegt.

00:15:44.059 --> 00:15:48.162
<v Kai Schweda>Und diese Kernkräfte haben sehr, sehr kurze Reichweiten, also sehr viel kleiner

00:15:48.162 --> 00:15:49.463
<v Kai Schweda>als die Größe von einem Atom.

00:15:50.204 --> 00:15:51.825
<v Kai Schweda>Deshalb sind die so schwierig zu sehen.

00:15:53.206 --> 00:15:55.227
<v Tim Pritlove>Und deswegen sind sie ja auch im Fokus.

00:16:03.735 --> 00:16:08.758
<v Tim Pritlove>Okay, und inwiefern, also was ist jetzt sozusagen die konkrete Perspektive von Alice?

00:16:09.198 --> 00:16:16.124
<v Tim Pritlove>Also Alice versucht es quasi so zu betrachten,

00:16:16.124 --> 00:16:23.349
<v Tim Pritlove>dass man eben dadurch, dass man diese schweren Bleiatome beziehungsweise nicht die Atome,

00:16:23.349 --> 00:16:29.253
<v Tim Pritlove>sondern die Kerne, die Bleikerne kollidieren lässt und diese extreme Teilchendichte

00:16:29.253 --> 00:16:34.597
<v Tim Pritlove>zu erzeugen und dann hat man sozusagen die Hoffnung und die Erwartung und mittlerweile

00:16:34.597 --> 00:16:35.798
<v Tim Pritlove>wahrscheinlich auch schon die Erkenntnis,

00:16:35.798 --> 00:16:44.984
<v Tim Pritlove>dass man daraus dann Schlüsse ziehen kann auf das Wesen dieser Elementarteilchen und dieser Kräfte.

00:16:46.346 --> 00:16:49.507
<v Kai Schweda>Ja, dazu dient, dass ich soweit ausgeholt habe. Diese Quarks,

00:16:49.507 --> 00:16:54.417
<v Kai Schweda>die in den Protonen eingeschlossen sind, die tragen jetzt eine Farbladung,

00:16:54.417 --> 00:16:57.323
<v Kai Schweda>so wie ein Elektron eine elektrische Ladung trägt.

00:16:57.893 --> 00:17:01.576
<v Kai Schweda>Und diese Ladung ist ja Ursache für eine Kraft. Die elektrische Ladung ist die

00:17:01.576 --> 00:17:05.719
<v Kai Schweda>Ursache für die elektromagnetische Kraft, dass sich ein Proton und ein Elektron anziehen.

00:17:06.459 --> 00:17:08.741
<v Kai Schweda>Und so tragen die Quarks, die tragen auch elektrische Ladung,

00:17:08.741 --> 00:17:13.423
<v Kai Schweda>aber die tragen auch Farbladung und das ist Ursache für die starke Kraft.

00:17:13.423 --> 00:17:19.588
<v Kai Schweda>Und jetzt ist es so, ein freies Elektron können wir beobachten oder wir haben

00:17:19.588 --> 00:17:23.050
<v Kai Schweda>das sogar in dem Collider, vor dem Lärmschadung Collider hatten wir Elektronen

00:17:23.050 --> 00:17:27.273
<v Kai Schweda>und sogar Positronen, freie Teilchen im Ring, die wir beschleunigen konnten.

00:17:27.834 --> 00:17:31.276
<v Kai Schweda>Wir können auch Lichtteilchen, die von der Sonne kommen, können über sehr große

00:17:31.276 --> 00:17:37.140
<v Kai Schweda>Distanzen sich fortbewegen bis zu uns, zur Erde, bis zu unserem Auge und werden dort dann detektiert.

00:17:37.590 --> 00:17:42.483
<v Kai Schweda>Die Quarks, aufgrund der Tatsache, dass die jetzt noch diese starke Farbladung

00:17:42.483 --> 00:17:47.367
<v Kai Schweda>tragen, dass die in der starken Wechselwirkung teilnehmen, diese Quarks ist

00:17:47.367 --> 00:17:50.349
<v Kai Schweda>es uns noch nie gelungen, ein freies Quark zu beobachten.

00:17:50.349 --> 00:17:53.772
<v Kai Schweda>Also die sind eingeschlossen in diesem Proton und egal was man tut,

00:17:53.772 --> 00:17:55.633
<v Kai Schweda>Leuten 40, 50 Jahre lang.

00:17:56.523 --> 00:18:02.207
<v Kai Schweda>Stark danach geschaut, irgendwo im Experiment mal freie Quarks zu beobachten, das ist nie geschehen.

00:18:02.647 --> 00:18:06.029
<v Tim Pritlove>Woher wusste man denn, dass es denn Quarks gibt, wenn man sie nicht beobachten kann?

00:18:06.029 --> 00:18:12.474
<v Kai Schweda>Ah ja, das ist eine interessante Frage, das war in den 1960er Jahren,

00:18:12.474 --> 00:18:16.957
<v Kai Schweda>hat man die Struktur von einem Proton oder auch von Atomkern untersucht,

00:18:16.957 --> 00:18:17.837
<v Kai Schweda>mithilfe von Elektronenstreuung.

00:18:18.398 --> 00:18:22.320
<v Kai Schweda>Das Elektron ist ja ein Elementarteilchen, das hat selbst keine Struktur,

00:18:22.320 --> 00:18:25.302
<v Kai Schweda>das hat also keine Breite, keine Höhe, keine Länge.

00:18:26.063 --> 00:18:29.375
<v Kai Schweda>Es hat keine Dimension. Es ist punktförmig nach allem, was wir wissen.

00:18:30.787 --> 00:18:36.811
<v Kai Schweda>Wir haben noch nie festgestellt, dass das Elektron noch eine Unterstruktur hat

00:18:36.811 --> 00:18:38.332
<v Kai Schweda>und irgendwie ausgedehnt ist.

00:18:38.332 --> 00:18:41.614
<v Kai Schweda>Zumindest mit der experimentellen Auflösung, die wir heute erreichen,

00:18:41.614 --> 00:18:45.497
<v Kai Schweda>die mehr als tausend Mal besser ist als die Größe vom Proton.

00:18:45.497 --> 00:18:47.598
<v Kai Schweda>Also ein Elektron ist punktförmig im Standardmodell.

00:18:47.978 --> 00:18:53.602
<v Kai Schweda>Und mit diesen Elektronen, die hat man auf Protonen geschossen und aus dem gestreuten

00:18:53.602 --> 00:18:58.886
<v Kai Schweda>Elektron dann über die Struktur des Protons einen Aufschluss erhalten.

00:18:58.886 --> 00:19:04.190
<v Kai Schweda>Das kann man sich vorstellen, wie wenn die Leute ein Einzelspalt-Experiment kennen.

00:19:04.190 --> 00:19:09.654
<v Kai Schweda>Wenn ich mit Licht auf eine Struktur leuchte, sehe ich, wenn die Lichtwelle

00:19:09.654 --> 00:19:14.268
<v Kai Schweda>ungefähr die Größe hat von dem Spalt oder von dem Teilchen, das ich untersuche,

00:19:14.268 --> 00:19:15.599
<v Kai Schweda>dann sehe ich Beugungseffekte.

00:19:16.139 --> 00:19:20.542
<v Kai Schweda>Dann sehe ich eben nicht nur Licht und Schatten, sondern ich sehe Beugungseffekte im Licht.

00:19:20.663 --> 00:19:23.865
<v Kai Schweda>Und daraus kann ich auf die Größe des Deichens schließen. Das hat man gemacht

00:19:23.865 --> 00:19:25.125
<v Kai Schweda>mit Elektronen, also mit Materiewellen.

00:19:25.606 --> 00:19:29.008
<v Kai Schweda>Die Materiewellen haben sehr viel kürzere Wellenlängen als normales Licht,

00:19:29.008 --> 00:19:30.169
<v Kai Schweda>das uns zur Verfügung steht.

00:19:30.849 --> 00:19:34.631
<v Kai Schweda>Und dann hat man nicht nur das Licht gebeugt, man hat auch, das nennen die Physiker,

00:19:34.631 --> 00:19:37.673
<v Kai Schweda>inelastische Kollisionen gemacht.

00:19:37.673 --> 00:19:40.935
<v Kai Schweda>Das hat man mit sehr hohen Energien auch wieder an einen Beschleuniger,

00:19:40.935 --> 00:19:43.837
<v Kai Schweda>der damals die höchsten Energien zur Verfügung gestellt hat,

00:19:43.837 --> 00:19:48.160
<v Kai Schweda>mit Elektronen, die viel Energie hatten, auf den Proton geschossen und aus diesem

00:19:48.160 --> 00:19:50.341
<v Kai Schweda>Streumuster schließen können,

00:19:50.341 --> 00:19:56.205
<v Kai Schweda>dass hier Elementarteilchen mit einer bestimmten Ladung im Proton sind,

00:19:56.205 --> 00:20:02.568
<v Kai Schweda>genauso wie Radaford das vor über 100 Jahren mit am Goldkern gemacht hat mit Alpha-Teilchen.

00:20:03.509 --> 00:20:07.031
<v Kai Schweda>Er hat also ein Streuexperiment gemacht bei hohen Energien und dann gesehen,

00:20:07.031 --> 00:20:09.173
<v Kai Schweda>aha, die Proton haben noch eine innere Struktur.

00:20:09.173 --> 00:20:14.516
<v Tim Pritlove>Weil sie nicht sich punktförmig verhalten, sondern in irgendeiner Form aus etwas

00:20:14.516 --> 00:20:15.777
<v Tim Pritlove>anderem komponiert sind?

00:20:16.898 --> 00:20:20.740
<v Kai Schweda>Man hat genau gesehen, das Proton ist ja ausgedehnt, das verhält sich nicht

00:20:20.740 --> 00:20:24.322
<v Kai Schweda>punktförmig und dann hat man gemerkt, wenn man zu sehr, sehr hohen Energien

00:20:24.322 --> 00:20:28.165
<v Kai Schweda>geht, sieht das so aus, als würde man wieder an einem punktförmigen Teilchen streuen.

00:20:28.165 --> 00:20:32.107
<v Kai Schweda>Und das sind diese punktförmigen Quarks mit einer Elementarladung von plus zwei

00:20:32.107 --> 00:20:34.428
<v Kai Schweda>Drittel der Elektronenladung oder minus zwei Drittel.

00:20:34.629 --> 00:20:38.070
<v Tim Pritlove>Nur isoliert hat man sie halt nicht bekommen, die Quarks. Vielen Dank.

00:20:39.278 --> 00:20:41.040
<v Tim Pritlove>Und das ist das, was Ellis dann versucht.

00:20:41.040 --> 00:20:45.823
<v Kai Schweda>Genau. Das heißt, wenn man jetzt, dazu gibt es auch Rechnungen und schon seit

00:20:45.823 --> 00:20:48.405
<v Kai Schweda>den Anfangen der 1970er Jahren Vorhersagen,

00:20:48.405 --> 00:20:54.570
<v Kai Schweda>wenn man jetzt Kernmaterie genügend aufheizt und oder gleichzeitig komprimiert,

00:20:54.570 --> 00:20:59.754
<v Kai Schweda>also zusammendrückt, dann wird dieser Einschluss zumindest für kurze Zeit aufgehoben.

00:20:59.754 --> 00:21:04.597
<v Kai Schweda>Und dieser Einschluss, wenn man Kernmaterie auf zwei Billionen Grad Celsius

00:21:04.597 --> 00:21:09.301
<v Kai Schweda>erhitzt, Dann wird dieser Einschluss wieder aufgehoben und die Quarks und Gluon

00:21:09.301 --> 00:21:12.663
<v Kai Schweda>können sich quasi frei bewegen über ein relativ großes Volumen.

00:21:14.745 --> 00:21:17.947
<v Kai Schweda>Beim Collider kann man sich das so vorstellen, wenn ich jetzt Apfelsin habe

00:21:17.947 --> 00:21:23.571
<v Kai Schweda>und mache die in eine Aldi-Tüte und stoße diese zwei Aldi-Tüten mit möglichst

00:21:23.571 --> 00:21:24.932
<v Kai Schweda>hoher Geschwindigkeit zusammen,

00:21:24.932 --> 00:21:28.555
<v Kai Schweda>mit Lichtgeschwindigkeit und dann mache ich die Tüte auf, dann sind diese Apfelsin,

00:21:28.555 --> 00:21:31.277
<v Kai Schweda>das die Protonen und Neutronen sind, die sind dann nicht mehr da,

00:21:31.277 --> 00:21:32.678
<v Kai Schweda>sondern da ist nur noch der Saft da.

00:21:33.219 --> 00:21:36.871
<v Kai Schweda>Und das ist unsere Ursuppe, die aus Quarks und Gluten besteht.

00:21:38.143 --> 00:21:39.683
<v Tim Pritlove>Das Quark, Glut und Plasma?

00:21:40.164 --> 00:21:40.945
<v Kai Schweda>Ganz genau.

00:21:42.466 --> 00:21:50.312
<v Tim Pritlove>Also sozusagen ein neuer Zustand, den man so im Normalzustand nicht antrifft,

00:21:50.312 --> 00:21:55.336
<v Tim Pritlove>sondern der nur stattfindet, wenn besonders hohe Energien darauf angewendet werden.

00:21:55.336 --> 00:21:59.379
<v Kai Schweda>Ganz genau. Und der Zugang zur Kosmologie ist folgender, das Olimersium dehnt

00:21:59.379 --> 00:22:02.221
<v Kai Schweda>sich ja aus seit seiner Entstehung, seit dem Urknall.

00:22:03.082 --> 00:22:07.145
<v Kai Schweda>Das heißt, heute sind wir ungefähr 13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall.

00:22:07.145 --> 00:22:08.907
<v Kai Schweda>Das Universum hat sich sehr stark abgekühlt.

00:22:09.748 --> 00:22:14.671
<v Kai Schweda>Wenn ich jetzt die Zeit zurückdrehe, würde sich das Universum wieder zusammenschrumpfen

00:22:14.671 --> 00:22:16.473
<v Kai Schweda>und es wird immer dichter und heißer.

00:22:16.473 --> 00:22:22.117
<v Kai Schweda>Und ungefähr wenige Millionsel Sekunden nach dem Urknall war das Universum eben

00:22:22.117 --> 00:22:26.241
<v Kai Schweda>so heiß, dass da keine Atomkerne bestehen konnten. Selbst die Bausteine der

00:22:26.241 --> 00:22:30.706
<v Kai Schweda>Atomkerne, die Protonen, Neutronen konnten nicht bestehen, weil die Temperaturen so hoch waren.

00:22:31.026 --> 00:22:34.950
<v Kai Schweda>Das heißt, die gesamte Materie, die wir heute sehen, aus der wir auch bestehen,

00:22:34.950 --> 00:22:38.033
<v Kai Schweda>aus der unsere Erde entsteht, aus der die Sonne besteht,

00:22:38.901 --> 00:22:42.863
<v Kai Schweda>Die ganze sichtbare Materie, die wir heute sehen, die lag in so einem Zustand

00:22:42.863 --> 00:22:45.504
<v Kai Schweda>vor, dass wir Quark-Gluten-Plasma nennen.

00:22:46.645 --> 00:22:52.087
<v Kai Schweda>Die gesamte Materie lag, wenn Sie so wollen, als Suppe aus Quark und Gluten vor.

00:22:52.627 --> 00:22:56.609
<v Kai Schweda>Und wir versuchen jetzt am Large Hadron Collider so ein kleines Tropfen dieser

00:22:56.609 --> 00:22:57.850
<v Kai Schweda>Ursuppe wieder herzustellen.

00:22:58.470 --> 00:23:01.931
<v Tim Pritlove>Also sozusagen so ein Blick in den Urknall, könnte man fast sagen.

00:23:01.931 --> 00:23:07.934
<v Tim Pritlove>Ich meine, die ganze Urknalltheorie ist ja wirklich bestechend,

00:23:07.934 --> 00:23:12.516
<v Tim Pritlove>weil sie ja in gewisser Hinsicht viel von dem erklärt, was wir heute sehen und

00:23:12.516 --> 00:23:18.039
<v Tim Pritlove>dieses Gedankenexperiment, quasi das Universum in der Zeit rückwärts laufen

00:23:18.039 --> 00:23:20.640
<v Tim Pritlove>zu lassen, hat ja schon zu so einigen Vorhersagen geführt.

00:23:22.681 --> 00:23:26.083
<v Tim Pritlove>Und wenn man sich mal vorstellt,

00:23:26.083 --> 00:23:30.165
<v Tim Pritlove>heute haben wir halt so ein sich ausdehnendes Universum und wir falten das jetzt

00:23:30.165 --> 00:23:31.179
<v Tim Pritlove>sozusagen wieder zusammen,

00:23:31.179 --> 00:23:35.158
<v Tim Pritlove>dann wird's halt erstmal kleiner und langsamer,

00:23:35.158 --> 00:23:38.370
<v Tim Pritlove>jetzt wird's ja immer schneller, Es wird kleiner,

00:23:38.370 --> 00:23:41.512
<v Tim Pritlove>langsamer, verdichtet sich irgendwann, man hatte dann,

00:23:41.512 --> 00:23:47.356
<v Tim Pritlove>jetzt hab ich die Zahl vergessen, an bestimmten Zahl von Jahren nach dem eigentlichen

00:23:47.356 --> 00:23:51.198
<v Tim Pritlove>Knall diesen Moment, wo alles soweit

00:23:51.198 --> 00:23:55.261
<v Tim Pritlove>sich aufheizt, also normalerweise die Abkühlung jetzt heizt sich auf,

00:23:55.501 --> 00:24:02.344
<v Tim Pritlove>dass gar kein Licht mehr frei fließen kann und das ganze Universum sozusagen undurchsichtig wird.

00:24:02.344 --> 00:24:06.907
<v Tim Pritlove>Und wenn man es jetzt immer weiter komprimiert und die Temperatur immer weiter zunimmt,

00:24:06.907 --> 00:24:10.969
<v Tim Pritlove>sind halt also all diese ganzen Strukturen, wie wir sie heute kennen,

00:24:10.969 --> 00:24:14.471
<v Tim Pritlove>so gar nicht mehr da und alles besteht eigentlich nur noch aus so einer Suppe

00:24:14.471 --> 00:24:22.815
<v Tim Pritlove>aus Elementarteilchen, in diesem Zustand der totalen Hitze nicht in der Lage

00:24:22.815 --> 00:24:23.635
<v Tim Pritlove>sind, sich zu verbinden.

00:24:23.635 --> 00:24:30.038
<v Tim Pritlove>Aber in dem Moment, wo man alles expandiert und sich abkühlt stellen sich sozusagen

00:24:30.038 --> 00:24:33.100
<v Tim Pritlove>diese Verbindungen her und mit die erste Verbindung,

00:24:33.100 --> 00:24:38.763
<v Tim Pritlove>die sich herstellt ist sozusagen, dass die Quarks durch diese Gluonen zusammengehalten

00:24:38.763 --> 00:24:43.226
<v Tim Pritlove>werden und sich damit überhaupt erst Protonen bilden, die dann später zu Atomen werden.

00:24:45.188 --> 00:24:47.109
<v Kai Schweda>Ganz genau. Dieser Zeitpunkt ist

00:24:47.109 --> 00:24:50.191
<v Kai Schweda>auch ganz wichtig in der Geschichte des Universums, den du genannt hast.

00:24:50.971 --> 00:24:55.224
<v Kai Schweda>Nach ungefähr 380.000 Jahren hat sich das Universum soweit abgekühlt durch die

00:24:55.224 --> 00:25:00.657
<v Kai Schweda>Ausdehnung, durch die Expansion, dass die Protonen sich Elektronen eingefangen

00:25:00.657 --> 00:25:02.998
<v Kai Schweda>haben. Dann gab es also elektrisch neutrale Atome.

00:25:04.230 --> 00:25:09.494
<v Kai Schweda>Und erst ab dem Zeitpunkt wurde das Universum durchsichtig oder transparent

00:25:09.494 --> 00:25:10.595
<v Kai Schweda>für Licht, für Photonen.

00:25:11.096 --> 00:25:15.459
<v Kai Schweda>Vorher wurden die ständig von diesen Elektronen und Protonen absorbiert, wieder emittiert.

00:25:15.919 --> 00:25:19.241
<v Kai Schweda>Und zu dem Zeitpunkt war das Universum also opak, undurchsichtig.

00:25:20.062 --> 00:25:26.247
<v Kai Schweda>Und erst nach 380.000 Jahren, als sich die meisten Teilchen dann als elektrisch-neutrale

00:25:26.247 --> 00:25:30.370
<v Kai Schweda>Atome zusammengefunden haben, wurde das Universum transparent.

00:25:30.370 --> 00:25:33.343
<v Kai Schweda>Also das Licht, das wir vom Urknall sehen, entstand 380.000,

00:25:34.894 --> 00:25:38.296
<v Kai Schweda>Jahre nach dem Urknall und wir können nicht weiter in die Vergangenheit zurückschauen,

00:25:38.296 --> 00:25:43.160
<v Kai Schweda>weil das Universum opaq war und mit so einem Quark-Klon-Plasma kommen wir bis

00:25:43.160 --> 00:25:46.242
<v Kai Schweda>wenigste Millionstel Sekunden an den Urknall ran.

00:25:46.242 --> 00:25:49.284
<v Kai Schweda>Also viel, viel weiter zurück in die Entwicklung des Universums.

00:25:52.067 --> 00:25:56.310
<v Tim Pritlove>Jetzt natürlich die Frage, wie baut man sowas? Wie kriegt man das hin?

00:25:56.330 --> 00:26:01.594
<v Tim Pritlove>Hin, weil die Kollision alleine mag das ja, also ich weiß gar nicht,

00:26:01.594 --> 00:26:05.057
<v Tim Pritlove>was man sozusagen bauen muss, um überhaupt die Kollision zu ermöglichen und

00:26:05.057 --> 00:26:06.818
<v Tim Pritlove>dann vor allem wie kriegt man das Ganze beobachtet.

00:26:08.079 --> 00:26:11.161
<v Tim Pritlove>Wie ist so ein Detektor aufgebaut, wie groß ist der?

00:26:12.662 --> 00:26:16.685
<v Kai Schweda>Also groß, der ist sehr groß. Unser Detektor ist 16 Meter hoch,

00:26:16.685 --> 00:26:21.618
<v Kai Schweda>10 Meter breit, 10 Meter tief und der ist um die Wechselwirkungszone,

00:26:21.618 --> 00:26:23.710
<v Kai Schweda>wie wir sie nennen, also der Bereich,

00:26:23.970 --> 00:26:28.033
<v Kai Schweda>in dem beide Strahlen, Teilchenstrahlen, am Large Hadron Collider zusammenstoßen.

00:26:28.854 --> 00:26:34.258
<v Kai Schweda>Das heißt, die Teilchenstrahlen sind erstmal unabhängig, die laufen im Strahlohr,

00:26:34.258 --> 00:26:38.702
<v Kai Schweda>das evakuiert ist, da ist ein Ultra-Hochvakuum drin, 10 minus 11 Millibar.

00:26:40.734 --> 00:26:43.726
<v Kai Schweda>Und ein Strahl, ein Teilchenstrahl, das sind also Bündel von Teilchen,

00:26:43.726 --> 00:26:47.569
<v Kai Schweda>Bündel von Protonen oder Bündel von Atomkernen, von nackten Atomkernen,

00:26:47.569 --> 00:26:48.849
<v Kai Schweda>die laufen im Irr-Uhrzeigersinn.

00:26:49.250 --> 00:26:52.632
<v Kai Schweda>Und beim Collider habe ich einen zweiten Teilchenstrahl, der läuft eben gegen dem Uhrzeigersinn.

00:26:52.992 --> 00:26:58.195
<v Kai Schweda>Und da, wo die Experimente stehen, da werden die Strahlen überkreuzt und zur Kollision gebracht.

00:26:58.636 --> 00:27:03.519
<v Kai Schweda>Und um diese Kollisionszone bauen wir einen Detektor herum, um eben die neuen

00:27:03.519 --> 00:27:06.580
<v Kai Schweda>Teilchen, die in der Kollision entstehen, nachweisen zu können.

00:27:06.580 --> 00:27:10.102
<v Kai Schweda>Wir wollen wissen, was sind das für Teilchen, welchen Impuls haben die?

00:27:10.783 --> 00:27:17.767
<v Kai Schweda>Und was sind das für Teilchen? Ist das ein Pion, ein Proton oder irgendein anderes

00:27:17.767 --> 00:27:22.129
<v Kai Schweda>Teilchen aus dem Super-Thoma und so, die das ganze griechische Alphabet bevölkern.

00:27:24.778 --> 00:27:28.831
<v Tim Pritlove>Okay, aber wie, was muss man jetzt bauen und warum muss das Ding 16 Meter groß sein?

00:27:32.198 --> 00:27:35.200
<v Kai Schweda>Ja, also so ein Teilchen, wenn es aus der Kollisionszone kommt,

00:27:35.200 --> 00:27:39.604
<v Kai Schweda>jetzt sagen wir die Bleikerne stoßen zusammen und dann, unser Detektor sitzt

00:27:39.604 --> 00:27:44.948
<v Kai Schweda>ja praktisch senkricht zur Strahlrichtung. Das Strahlrauer ist ja gerade in der Kollisionszone.

00:27:45.488 --> 00:27:49.051
<v Kai Schweda>Natürlich ist der Ladschadonkollein ein Ring, aber entlang der Kollisionszone

00:27:49.051 --> 00:27:52.433
<v Kai Schweda>ist das gerade. Und um diese Kollisionszone herum bauen wir den Detektor.

00:27:52.433 --> 00:27:56.536
<v Kai Schweda>Jetzt wird ein Teilchen in der Kollision, in diesem Ultrahochwakuum erzeugt.

00:27:56.817 --> 00:27:59.499
<v Kai Schweda>Dann macht sich das auf den Weg zu unserem Detektor. Das Erste,

00:27:59.499 --> 00:28:00.880
<v Kai Schweda>was es sieht, ist das Strahlrohr.

00:28:01.881 --> 00:28:04.802
<v Kai Schweda>Das muss ja durch das Strahlrohr durch. Im Strahlrohr ist Hochvakuum.

00:28:05.764 --> 00:28:08.625
<v Kai Schweda>Außerhalb vom Strahlrohr ist normaler Druck. Da können wir beide hingehen und

00:28:08.625 --> 00:28:12.688
<v Kai Schweda>uns den Detektor angucken und den reparieren oder was Neues einbauen.

00:28:13.149 --> 00:28:15.811
<v Kai Schweda>Das heißt, es muss erst durch das Strahlrohr durch. Und was wir,

00:28:15.811 --> 00:28:18.352
<v Kai Schweda>speziell in ALICE, aber das machen auch die anderen Experimente,

00:28:18.352 --> 00:28:23.576
<v Kai Schweda>tun ist, wir wollen möglichst niederenergetische, wir wollen möglichst alle Teilchen nachweisen.

00:28:24.017 --> 00:28:27.319
<v Kai Schweda>Das heißt, wir wollen die messen, aber möglichst wenig stören.

00:28:28.811 --> 00:28:33.283
<v Kai Schweda>Jede Materie, die das Teilchen auf dem Weg zum Detektor und Limit-Detector durchdringen

00:28:33.283 --> 00:28:38.607
<v Kai Schweda>muss, stört das Teilchen. Das verliert Energie, das weicht ein bisschen von

00:28:38.607 --> 00:28:42.490
<v Kai Schweda>seiner Bahn ab, die es ursprünglich hatte. Also wir versuchen möglichst minimalinversiv

00:28:42.490 --> 00:28:43.290
<v Kai Schweda>die Teilchen nachzuweisen.

00:28:44.351 --> 00:28:47.914
<v Kai Schweda>Jetzt geht das durch das Strahlor durch. Das heißt, allein das Strahlor ist

00:28:47.914 --> 00:28:48.554
<v Kai Schweda>schon ein Hightech-Ausrüstungsgegenstand.

00:28:52.257 --> 00:28:58.181
<v Kai Schweda>Das wird aus extrem stabilen und leichtem Material gebaut, aus Beryllium.

00:28:58.982 --> 00:29:02.865
<v Kai Schweda>Dass eben die Teilchen möglichst wenig gestört werden. Allein das Strahlor kostet

00:29:02.865 --> 00:29:04.266
<v Kai Schweda>schon eine Million Schweizer Franken.

00:29:04.266 --> 00:29:08.630
<v Kai Schweda>Und das ist sehr, sehr brüchig. Das heißt, wenn wir den Detektor upgraden oder

00:29:08.630 --> 00:29:11.812
<v Kai Schweda>erarbeiten, nehmen wir das Strahlor raus oder schützen es so,

00:29:11.812 --> 00:29:15.495
<v Kai Schweda>dass wenn einer mit dem Helm dran stößt oder aus Versehen da drankommt,

00:29:15.495 --> 00:29:16.896
<v Kai Schweda>dass das nicht kaputt geht.

00:29:16.897 --> 00:29:19.361
<v Tim Pritlove>Weil das Beryllium ist so ein brüchiges Material.

00:29:19.361 --> 00:29:21.244
<v Kai Schweda>Es ist sehr brüchig, giftig und

00:29:21.244 --> 00:29:25.131
<v Kai Schweda>toxisch und hat aber natürlich sehr gute Eigenschaften für die Teilchen.

00:29:27.331 --> 00:29:30.954
<v Kai Schweda>Ja, sehr brüchig. Ich denke, man könnte das durch einen leichten Stoß mit einem

00:29:30.954 --> 00:29:32.635
<v Kai Schweda>harten Gegenstand sofort zerstören.

00:29:32.635 --> 00:29:34.756
<v Tim Pritlove>Okay.

00:29:34.756 --> 00:29:39.539
<v Kai Schweda>So, und dann hat es das Strahlrohr durchdrungen und dann kommt schon sehr knapp

00:29:39.539 --> 00:29:43.582
<v Kai Schweda>nach dem Strahlrohr, wir versuchen auch möglichst nah an der Kollisionszone

00:29:43.582 --> 00:29:44.522
<v Kai Schweda>schon die Teilchen nachzuweisen.

00:29:44.982 --> 00:29:47.384
<v Kai Schweda>Dann haben wir einen langen Hebelarm später, wenn wir das Teilchen,

00:29:47.384 --> 00:29:49.825
<v Kai Schweda>den Impuls zum Beispiel bestimmen.

00:29:51.667 --> 00:29:56.109
<v Kai Schweda>Und da sitzen dann Siliziumdetektoren, das heißt das sind sehr dünne Lagen von

00:29:56.109 --> 00:30:00.682
<v Kai Schweda>Silizium und wenn das Teilchen durchgeht, macht es wieder das gleiche wie es

00:30:00.682 --> 00:30:02.204
<v Kai Schweda>ein Strahlung macht, es deponiert Energie.

00:30:02.204 --> 00:30:05.636
<v Kai Schweda>Das ist einfach, das Teilchen ist elektrisch geladen und das wechselwirkt vor

00:30:05.636 --> 00:30:10.339
<v Kai Schweda>allem mit den Elektronen aus der Atommülle oder aus dem Festkörper von Silizium.

00:30:10.960 --> 00:30:15.163
<v Kai Schweda>Wechselwirkt das und deponiert da wie eine Energie durch die elektromagnetische Wechselwirkung.

00:30:15.163 --> 00:30:19.306
<v Kai Schweda>Und diese Energie, die im Detektor deponiert wird, die weisen wir nach.

00:30:19.306 --> 00:30:24.009
<v Kai Schweda>Das heißt, ich habe da Elektronen, die kann ich verstärken und am Ende habe

00:30:24.009 --> 00:30:26.051
<v Kai Schweda>ich eine Pulshöhe, die ich messe und dann digitalisiere.

00:30:26.591 --> 00:30:31.114
<v Tim Pritlove>Also das Teilchen bewirkt letzten Endes einen Strom, der in diesem System fließt?

00:30:32.276 --> 00:30:34.437
<v Kai Schweda>Ja, einen Strom oder einen Spannungspuls, genau.

00:30:36.860 --> 00:30:38.521
<v Kai Schweda>Strom über den Widerstand ist eine Spannung.

00:30:38.961 --> 00:30:40.542
<v Tim Pritlove>Das klingt jetzt alles sehr klein.

00:30:42.724 --> 00:30:44.785
<v Tim Pritlove>Warum ist das dann 16 Meter groß?

00:30:44.785 --> 00:30:48.328
<v Kai Schweda>Ja, wir messen jetzt, wir wollen das Teilchen nicht nur nachweisen,

00:30:48.328 --> 00:30:51.971
<v Kai Schweda>wir wollen auch sehen, welchen Impuls hat das, also welche Energie hat das Teilchen.

00:30:52.271 --> 00:30:53.792
<v Kai Schweda>Oder fangen wir beim Impuls an.

00:30:55.013 --> 00:30:59.636
<v Kai Schweda>Das heißt, die Messtechnik ist folgende, das ist an allen Experimenten gleich,

00:30:59.636 --> 00:31:00.236
<v Kai Schweda>bei den Spurdetektoren.

00:31:01.897 --> 00:31:05.699
<v Kai Schweda>Wir legen ein Magnetfeld an und ein geladenes Teilchen, wenn man sich an die

00:31:05.699 --> 00:31:09.542
<v Kai Schweda>Schule erinnert, spürt im Magnetfeld, wird das auf eine Kreisbahn gezwungen.

00:31:10.122 --> 00:31:10.802
<v Kai Schweda>Das ist die Lorentz-Kraft.

00:31:13.504 --> 00:31:18.207
<v Kai Schweda>Und wenn ich also das Magnetfeld sehr gut kenne und die Spur,

00:31:18.207 --> 00:31:23.250
<v Kai Schweda>ich messe die Spur, ich messe mit meinen Detektoren sukzessive bestimmte Punkte

00:31:23.250 --> 00:31:25.311
<v Kai Schweda>entlang der Teilchenbahn, was das Teilchen nimmt,

00:31:25.391 --> 00:31:28.894
<v Kai Schweda>dann kann ich den Radius, den Krümmungsradius von dieser Kreisbahn,

00:31:28.894 --> 00:31:31.436
<v Kai Schweda>dass das Teilchen nimmt im Magnetfeld, sehr genau messen.

00:31:31.436 --> 00:31:36.200
<v Kai Schweda>Ich mache also eine Ortsmessung und aus dem Krümmungsradius kenne ich dann den Impuls.

00:31:37.081 --> 00:31:40.823
<v Tim Pritlove>Über was für Distanzen reden wir jetzt hier, die diese Teilchen da jetzt durchschlagen?

00:31:41.204 --> 00:31:45.587
<v Kai Schweda>Also unser Detektor, der Siliziumdetektor ist vielleicht 50,

00:31:45.587 --> 00:31:50.631
<v Kai Schweda>60 Zentimeter im Radius. Das ist so eine Tonne, sehr leicht.

00:31:51.492 --> 00:31:54.876
<v Kai Schweda>Ist 50 Zentimeter im Radius in verschiedenen Lagen. Die erste kommt bei etwa

00:31:54.876 --> 00:31:59.983
<v Kai Schweda>2 Zentimetern, das geht dann hoch bis 60, 70 Zentimeter und ist vielleicht zwei Meter lang.

00:32:00.971 --> 00:32:02.012
<v Kai Schweda>Zwei bis vier Meter lang.

00:32:02.412 --> 00:32:03.672
<v Tim Pritlove>Verschiedene Lagen von Silizium?

00:32:04.193 --> 00:32:05.793
<v Kai Schweda>Das ist die gleiche Technologie.

00:32:06.274 --> 00:32:09.035
<v Tim Pritlove>Und das Silizium liegt jetzt, wie muss man sich das vorstellen,

00:32:09.035 --> 00:32:13.677
<v Tim Pritlove>so als Blätter oder als Rohre oder als solide Masse?

00:32:14.458 --> 00:32:18.839
<v Kai Schweda>Ja ein Rohr ist schon ein guter Punkt, weil unsere Geometrie ist zylindrisch.

00:32:19.440 --> 00:32:22.681
<v Kai Schweda>Das heißt der Detektor hat auch eine zylindrische Form.

00:32:23.882 --> 00:32:29.384
<v Kai Schweda>Das sind Leitern, das sind einzelne Lagen von Silizium,

00:32:29.384 --> 00:32:34.747
<v Kai Schweda>die quasi in so einer Faske, im Englischen sagen wir dazu Barrel,

00:32:34.747 --> 00:32:42.010
<v Kai Schweda>das hat eine zylindrische Form und da tun wir einzelne Lagen von Silizium bei

00:32:42.010 --> 00:32:44.651
<v Kai Schweda>bestimmten Radien anbringen, wo das Teilchen dann durchgeht.

00:32:45.252 --> 00:32:48.033
<v Kai Schweda>Dieses Silizium ist sehr dünn. Das sind ungefähr 50 Millionen Meter.

00:32:48.975 --> 00:32:54.659
<v Kai Schweda>Das sind sehr, sehr dünne Siliziumlagen, wie gesagt, um das Teilchen möglichst wenig zu stören.

00:32:54.659 --> 00:32:59.303
<v Tim Pritlove>Ja, okay. Gut. Also muss ich das, ich will jetzt nicht Alufolie sagen, aber das...

00:33:00.424 --> 00:33:06.649
<v Kai Schweda>Alufolie ist viel dicker. Alufolie ist 100 Mikrometer, 150 Mikrometer. Aber so ist das...

00:33:06.649 --> 00:33:09.931
<v Tim Pritlove>Okay, aber wir reden jetzt nicht von Platten und dicken, fetten Gehäusen,

00:33:09.931 --> 00:33:13.092
<v Tim Pritlove>sondern wirklich sehr dünne Schichten von dem Material.

00:33:13.092 --> 00:33:16.272
<v Kai Schweda>Genau. Also unser Detektor ist zwar riesig, aber der aktive Detektor,

00:33:16.272 --> 00:33:19.813
<v Kai Schweda>in dem die Teilchen nachgewiesen werden, der ist so leicht, der würde sogar in Milch schwimmen.

00:33:22.594 --> 00:33:24.394
<v Tim Pritlove>Um ein populäres Bild zu bedienen.

00:33:24.854 --> 00:33:26.954
<v Kai Schweda>Die Älteren kennen das noch, meine Kinder kennen das.

00:33:26.954 --> 00:33:33.075
<v Tim Pritlove>Ich habe es auch schon mal gehört. Ja, okay. Also das ist so diese innerste

00:33:33.075 --> 00:33:39.317
<v Tim Pritlove>Schicht, die sozusagen, das ist das erste, was man sozusagen beobachtet ist. Wo fliegt's lang?

00:33:40.737 --> 00:33:44.037
<v Tim Pritlove>Und dadurch, dass das Teilchen dann mehrere dieser Schichten durchschlägt,

00:33:46.388 --> 00:33:52.751
<v Tim Pritlove>kann man sehen, wo es lang fliegt. Also man hat sozusagen auf jeder dieser Folien

00:33:52.751 --> 00:33:55.212
<v Tim Pritlove>quasi so eine zweidimensionale Ortungsmöglichkeit.

00:33:58.575 --> 00:34:00.375
<v Tim Pritlove>Man sieht wo es genau aufschlägt.

00:34:00.796 --> 00:34:04.318
<v Kai Schweda>Ganz genau. Es sind aber drei, weil ich ja weiß, wo der Detektor steht,

00:34:04.318 --> 00:34:07.840
<v Kai Schweda>bei welchem Radius. Also ich messe wirklich in drei Dimensionen die Teilstrecke.

00:34:08.320 --> 00:34:12.943
<v Tim Pritlove>Dadurch auf welcher Folie es aufschlägt. Das ist dann die dritte Dimension.

00:34:12.943 --> 00:34:19.326
<v Tim Pritlove>Aber pro Folie erreicht man diese zwei. Wie kann man merken, wo es genau aufschlägt?

00:34:25.732 --> 00:34:33.577
<v Kai Schweda>Die Siliziumlage hat eine Granularität und diese Folie ist segmentiert in was wir Pixel nennen.

00:34:33.918 --> 00:34:39.342
<v Kai Schweda>Und diese Pixel haben eine Größe von momentan, wir haben gerade ein wesentliches

00:34:39.342 --> 00:34:41.663
<v Kai Schweda>Upgrade vom Detektor gemacht, wir haben unseren alten Siliziumdetektor rausgeschmissen.

00:34:42.444 --> 00:34:44.806
<v Kai Schweda>Der steht jetzt in der Ausstellung, können wir uns angucken,

00:34:44.806 --> 00:34:46.087
<v Kai Schweda>wenn du nachher Zeit hast.

00:34:47.088 --> 00:34:52.392
<v Kai Schweda>Und jetzt ist das alles aus Siliziumpixelsensoren gebaut und diese Pixel haben

00:34:52.392 --> 00:34:57.375
<v Kai Schweda>eine Größe, also das ist die zweidimensionale Messung von 30 x 30 Mikrometer.

00:34:59.817 --> 00:35:05.341
<v Kai Schweda>Also sie sind 30 Mikrometer lang in x- und y-Richtungen, in zwei Richtungen.

00:35:07.162 --> 00:35:12.386
<v Kai Schweda>Wenn dieser Pixel jetzt anspricht, weiß ich, das Teilchen muss durch dieses

00:35:12.386 --> 00:35:16.628
<v Kai Schweda>Segment gelaufen sein und ich kenne tatsächlich dann die Position sehr viel

00:35:16.628 --> 00:35:19.649
<v Kai Schweda>besser als 20 Mikrometer, es sind vielleicht dann 8 Mikrometer oder so.

00:35:23.471 --> 00:35:27.093
<v Kai Schweda>Also durch die Granularität dieser einzelnen Pixel, dass das segmentiert ist,

00:35:27.093 --> 00:35:31.655
<v Kai Schweda>Diese Siliziumfolie ist segmentiert in sehr sehr kleine Pixel.

00:35:32.015 --> 00:35:33.055
<v Kai Schweda>Dadurch kommt die Hoher Ortshauflösung.

00:35:33.776 --> 00:35:37.977
<v Tim Pritlove>Aber was führt dazu, dass man das in einem Pixel detektieren kann?

00:35:37.977 --> 00:35:40.718
<v Tim Pritlove>Also geht von jedem Pixel noch irgendwie nochmal ein...

00:35:42.271 --> 00:35:46.334
<v Tim Pritlove>Draht weg? Natürlich. Okay, also das ist sozusagen… Ah gut, ja.

00:35:46.334 --> 00:35:48.316
<v Tim Pritlove>Das ist ja dann sehr dünn der Draht.

00:35:48.316 --> 00:35:51.938
<v Kai Schweda>Ja, ja, das ist die hohe Kunst. Und wir haben den, würde ich sagen,

00:35:51.938 --> 00:35:55.621
<v Kai Schweda>den modernsten Siliziumdetektor, den es gibt in der Welt. Den haben wir gerade eingebaut.

00:35:56.922 --> 00:36:05.048
<v Kai Schweda>Dieser Pixel ist wie gesagt 20 oder 30 mal 30 Mikrometer in der Ausdehnung und

00:36:05.048 --> 00:36:06.889
<v Kai Schweda>dann hat er eine Dicke von vielleicht 50 Mikrometern.

00:36:07.831 --> 00:36:11.843
<v Kai Schweda>Und jetzt schlägt das geladene Teilchen da durch, deponiert also Energie,

00:36:11.843 --> 00:36:22.880
<v Kai Schweda>kreiert freie Elektronenlochpaare und diese werden gesammelt und diese Elektronen,

00:36:22.880 --> 00:36:25.942
<v Kai Schweda>die frei werden, werden wieder eingesammelt und machen dann ein elektrisches

00:36:25.942 --> 00:36:27.824
<v Kai Schweda>Signal, das sich verstärken kann mit Elektronik.

00:36:28.464 --> 00:36:30.285
<v Kai Schweda>Und das passiert alles auf diesem Mini-Chip.

00:36:31.946 --> 00:36:36.449
<v Kai Schweda>Also die ganze Digitalisierung passiert auf dem Chip, die Auslöse-Elektronik

00:36:36.449 --> 00:36:37.530
<v Kai Schweda>ist Teil dieses Pixel-Chips.

00:36:39.171 --> 00:36:43.654
<v Kai Schweda>Und dann geht natürlich eine Datenleitung raus ans Ende des Detektors,

00:36:43.654 --> 00:36:46.575
<v Kai Schweda>ans seitliche Ende und dann werden die Daten weggeschickt per Glasfaserkabel.

00:36:48.316 --> 00:36:52.038
<v Kai Schweda>Das heißt, das ist alles schon digitalisiert. Was aus unserem Detektor rauskommt

00:36:52.038 --> 00:36:53.099
<v Kai Schweda>sind nur Nullen und Einsen.

00:36:55.100 --> 00:36:59.623
<v Tim Pritlove>Ja, ich meine deswegen heißt es ja auch Pixel, letzten Endes ist es ein Bildelement,

00:36:59.623 --> 00:37:05.226
<v Tim Pritlove>das heißt ja Pixel, in dem Fall halt ein dreidimensionales Bildelement und das

00:37:05.226 --> 00:37:07.588
<v Tim Pritlove>dann eben auch über die Zeit im Verlauf.

00:37:07.588 --> 00:37:12.470
<v Tim Pritlove>Also man kann sowohl den Ort als auch die Geschwindigkeit damit messen.

00:37:13.411 --> 00:37:18.475
<v Kai Schweda>Also zunächst misst man erst mal nur den Ort und die Geschwindigkeit misst man

00:37:18.475 --> 00:37:21.898
<v Kai Schweda>ja, eigentlich hat man dann vier Dimensionen, die Drei-Raum-Dimensionen und die Zeit, das stimmt.

00:37:22.358 --> 00:37:27.122
<v Kai Schweda>Wenn ich den Kollisionszeitpunkt genau bestimme, kann ich die Zeit messen bis

00:37:27.122 --> 00:37:31.225
<v Kai Schweda>mein Pixeldetektor anspricht, dann weiß ich wie lange das Teilchen von seiner

00:37:31.225 --> 00:37:34.388
<v Kai Schweda>Entstehung vom Kollisionsort bis zum Detektor gebraucht hat.

00:37:34.748 --> 00:37:36.029
<v Kai Schweda>Und dann kenne ich die Flugzeit.

00:37:36.029 --> 00:37:37.910
<v Tim Pritlove>Und das ist auch eine relevante Information?

00:37:38.571 --> 00:37:40.653
<v Kai Schweda>Natürlich, wir haben auch einen speziellen Flugzeitdetektor,

00:37:40.653 --> 00:37:43.315
<v Kai Schweda>sehr viel weiter draußen bei 3,70 Meter Radius.

00:37:44.155 --> 00:37:47.077
<v Kai Schweda>Und man möchte natürlich die Flugzeit möglichst lange machen,

00:37:47.077 --> 00:37:51.340
<v Kai Schweda>dass man bei einer bestimmten Zeitauflösung relativ ist, dann die Auflösung

00:37:51.340 --> 00:37:54.163
<v Kai Schweda>sehr viel besser. Je länger die Flugstrecke ist, desto länger ist die Flugzeit.

00:37:55.724 --> 00:37:59.647
<v Kai Schweda>Und wie gesagt, den Impuls habe ich schon bestimmt über die Krümmung im Magnetfeld.

00:38:00.127 --> 00:38:03.809
<v Kai Schweda>Und jetzt habe ich noch die Geschwindigkeit gemessen durch eine Flugzeitmessung.

00:38:05.031 --> 00:38:09.355
<v Kai Schweda>Und Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit im Klassischen.

00:38:09.916 --> 00:38:14.140
<v Kai Schweda>Das heißt, wenn ich Impuls und Geschwindigkeit bestimme, weiß ich,

00:38:14.140 --> 00:38:17.704
<v Kai Schweda>welche Masse das Teilchen hat. Und bei Teilchen ist es so.

00:38:18.966 --> 00:38:21.368
<v Kai Schweda>Die haben eine ganz bestimmte Masse, die sich auch nie ändert.

00:38:21.368 --> 00:38:24.010
<v Kai Schweda>Das ist also ein Fingerabdruck für ein Teilchen, welche Masse das hat.

00:38:24.370 --> 00:38:27.772
<v Kai Schweda>Du und ich, unser Gewicht ändert sich im Laufe unseres Lebens,

00:38:27.772 --> 00:38:31.035
<v Kai Schweda>aber für ein Teilchen ist das immer gleich.

00:38:31.415 --> 00:38:34.397
<v Kai Schweda>Und das heißt, wenn ich die Teilchenmasse kenne, weiß ich, welches Teilchen

00:38:34.397 --> 00:38:37.640
<v Kai Schweda>das ist. Dann weiß ich, war es ein Proton, war es ein Pion oder sonst was.

00:38:37.640 --> 00:38:41.503
<v Tim Pritlove>Und was kann man der Bahn ansehen dann?

00:38:42.043 --> 00:38:44.725
<v Kai Schweda>Den Impuls. Damit misst man den Impuls.

00:38:45.266 --> 00:38:50.680
<v Tim Pritlove>Aber letzten Endes Ziel ist eigentlich nur die Masse, also anhand der Bahn,

00:38:50.680 --> 00:38:55.213
<v Tim Pritlove>weil man dann Bahn und Impuls auseinander halten kann, also Zeit und Impuls

00:38:55.213 --> 00:38:59.336
<v Tim Pritlove>auseinander halten kann, kommt man auf die Masse und damit weiß man welches Teilchen es ist.

00:38:59.977 --> 00:39:03.579
<v Tim Pritlove>Das ist also letzten Endes die einzige Information, die ich gewinne,

00:39:03.579 --> 00:39:05.300
<v Tim Pritlove>welche Teilchen entstehen.

00:39:05.661 --> 00:39:08.463
<v Tim Pritlove>Wo die dann lang fliegen ist eigentlich gar nicht interessant,

00:39:08.463 --> 00:39:12.306
<v Tim Pritlove>weil das nur das Hilfsmittel ist, um rauszufinden, worum es sich handelt.

00:39:12.306 --> 00:39:16.469
<v Kai Schweda>Nein, das ist der erste Schritt. Ich bestimme ja das Teilchen,

00:39:16.469 --> 00:39:19.591
<v Kai Schweda>den Impuls und auch die Richtung. Ich bestimme die Pulsrichtung,

00:39:19.591 --> 00:39:22.293
<v Kai Schweda>also nicht nur die Größe. Ein Puls ist ja ein Vektor, der hat drei Richtungen.

00:39:22.754 --> 00:39:27.397
<v Kai Schweda>Also ich weiß auch, in welche Richtung das Teilchen geflogen ist von seiner Entstehung aus.

00:39:28.598 --> 00:39:30.899
<v Kai Schweda>Also kinematisch habe ich dann das Teilchen vollständig bestimmt.

00:39:30.899 --> 00:39:34.522
<v Kai Schweda>Ich weiß genau den Impuls und was es ist, was für ein Teilchen es ist.

00:39:35.443 --> 00:39:39.626
<v Kai Schweda>Und dann kann ich bei diesen 20.000 Teilchen, die bei uns in der Kollision entstehen,

00:39:39.786 --> 00:39:42.348
<v Kai Schweda>kann ich das mit anderen Teilchen korrelieren.

00:39:42.348 --> 00:39:48.072
<v Kai Schweda>Ich kann die gesamte kinematische Information benutzen und dann eben Korrelation

00:39:48.072 --> 00:39:52.875
<v Kai Schweda>zwischen einem und weiteren Teilchen bestimmen und dann zum Beispiel die Wechselwirkung

00:39:52.875 --> 00:39:54.296
<v Kai Schweda>zwischen diesen beiden Teilchen studieren.

00:39:54.496 --> 00:39:57.158
<v Kai Schweda>Das ist ganz wichtig, um Neutronensterne zu verstehen.

00:39:58.224 --> 00:40:01.666
<v Kai Schweda>Ich kann dann die Wechselwirkung, die starke Wechselwirkung zwischen diesen

00:40:01.666 --> 00:40:02.727
<v Kai Schweda>beiden Teilchen untersuchen.

00:40:04.268 --> 00:40:08.571
<v Tim Pritlove>Okay, zu den wissenschaftlichen Auswertungen oder den Schlussfolgerungen kommen

00:40:08.571 --> 00:40:10.172
<v Tim Pritlove>wir vielleicht noch dazu.

00:40:10.693 --> 00:40:17.377
<v Tim Pritlove>Aber wir haben ja jetzt wie viele Zentimeter an Technologie gerade jetzt beschrieben von innen?

00:40:17.377 --> 00:40:22.021
<v Kai Schweda>Von innen haben wir zunächst das Strahlrohr, das kommt so nach zwei Zentimetern

00:40:22.021 --> 00:40:26.043
<v Kai Schweda>oder 1,8 Zentimetern Flugrichtung in radiale Richtung.

00:40:26.244 --> 00:40:30.427
<v Kai Schweda>Dann kommt der Silizium-Detektor, da bin ich bei etwa 70 cm Entfernung vom Kollisionsvertex.

00:40:31.368 --> 00:40:37.072
<v Kai Schweda>Und dann kommt, salopp gesagt, eine große Tonne, das ist unsere Zeitprojektionskammer,

00:40:37.072 --> 00:40:41.595
<v Kai Schweda>und die ist mit Gas gefüllt. Also die hat eine sehr, sehr geringe Dichte, das ist der Grund.

00:40:42.236 --> 00:40:46.779
<v Kai Schweda>Ein Gas hat ungefähr 100 bis 1000 Mal weniger Dichte und damit Material als

00:40:46.779 --> 00:40:48.100
<v Kai Schweda>ein Festkörper, als Silizium.

00:40:48.660 --> 00:40:52.563
<v Kai Schweda>Und diese Tonne geht von 80 cm Radius bis 2,50 m.

00:40:53.344 --> 00:40:59.528
<v Kai Schweda>Also das ist der radiale Abmessung, das heißt diese Zeitprojektionskammer hat

00:40:59.528 --> 00:41:00.889
<v Kai Schweda>einen Durchmesser von fünf Metern.

00:41:02.391 --> 00:41:03.631
<v Tim Pritlove>Was ist da für ein Gas drin?

00:41:03.631 --> 00:41:09.326
<v Kai Schweda>Da ist ein Edelgas drin, das haben alle Gasdetektoren. Das heißt in diesem Gas

00:41:09.326 --> 00:41:12.818
<v Kai Schweda>passiert etwas sehr ähnliches wie im Siliziumdetektor.

00:41:13.158 --> 00:41:20.284
<v Kai Schweda>Das geladene Teilchen fliegt durch dieses Gas und knockt da Elektronen aus dem Edelgas raus.

00:41:20.744 --> 00:41:23.225
<v Kai Schweda>Das heißt, da entstehen freie Ladungsträger, die Elektronen,

00:41:23.225 --> 00:41:25.746
<v Kai Schweda>und die werden mit einem elektrischen Feld abgesaugt.

00:41:26.366 --> 00:41:31.389
<v Kai Schweda>Da legen wir 100.000 Volt an und dann driften diese Elektronen in Richtung der

00:41:31.389 --> 00:41:33.229
<v Kai Schweda>Endkappe von unserer großen Tonne.

00:41:34.370 --> 00:41:38.231
<v Kai Schweda>Und durch den Auftreffpunkt wissen wir schon wieder die X- und Y-Koordinate.

00:41:40.553 --> 00:41:44.654
<v Tim Pritlove>Das heißt, nachdem man so die ursprüngliche Ableitung,

00:41:44.654 --> 00:41:52.918
<v Tim Pritlove>die durch dieses am Zentrum des Detektors befindlichen Magnetfelds beobachten kann,

00:41:52.918 --> 00:41:57.920
<v Tim Pritlove>dann fliegt es mehr oder weniger gerade weiter und innerhalb dieser Time Projection

00:41:57.920 --> 00:42:02.122
<v Tim Pritlove>Chamber heißt es glaube ich, TPC, geht es eigentlich nur darum,

00:42:02.122 --> 00:42:04.963
<v Tim Pritlove>eine gerade Flugrichtung, weil dann wird es ja nicht mehr weiter abgelenkt,

00:42:04.963 --> 00:42:06.264
<v Tim Pritlove>dann fliegt es einfach gerade aus?

00:42:07.425 --> 00:42:11.147
<v Kai Schweda>Ich habe nicht dazu gesagt. Unser gesamter Detektor steckt in einem riesigen

00:42:11.147 --> 00:42:14.330
<v Kai Schweda>Magneten, das ist der größte warmleitende Magnet der Welt. Das heißt auch in

00:42:14.330 --> 00:42:16.551
<v Kai Schweda>der Zeitprojektionskammer ist ein Magnetfeld.

00:42:16.672 --> 00:42:17.132
<v Tim Pritlove>Okay.

00:42:17.132 --> 00:42:21.605
<v Kai Schweda>Ja, also wir haben einen Solenoiden, das heißt eine Spule,

00:42:21.605 --> 00:42:26.419
<v Kai Schweda>wenn ich einfach eine Spule wickele mit vielen, vielen Windungen und lege dann

00:42:26.419 --> 00:42:31.103
<v Kai Schweda>Strom an, dann habe ich im Spulen, innerhalb der Spule ein sehr homogenes Magnetfeld,

00:42:31.103 --> 00:42:32.764
<v Kai Schweda>das entlang der Spulenachse geht.

00:42:33.025 --> 00:42:36.729
<v Kai Schweda>Und so ist auch unser Magnet gebaut. Das ist ein Solenoid. Also ich habe eine

00:42:36.729 --> 00:42:45.599
<v Kai Schweda>riesige Kupferspule und die erzeugt ein Magnetfeld, das entlang der Strahlachse geht.

00:42:45.960 --> 00:42:49.584
<v Kai Schweda>Und in diesem riesigen Magnet befinden sich alle unsere Detektoren.

00:42:51.503 --> 00:42:55.185
<v Kai Schweda>Und das macht das große Gewicht aus von ALICE, das sind ungefähr 10.000 Tonnen.

00:42:55.185 --> 00:42:58.927
<v Kai Schweda>Das ist einfach der Stahl aus dem Rückflussjoch des Magneten.

00:42:59.367 --> 00:43:01.129
<v Kai Schweda>Der Magnet wiegt 10.000 Tonnen.

00:43:01.129 --> 00:43:05.391
<v Tim Pritlove>Okay, aber ich als kollidierendes Teilchen bin ja sozusagen immer noch auf meinem

00:43:05.391 --> 00:43:09.474
<v Tim Pritlove>Weg von der Mitte nach wo auch immer es mich leitet.

00:43:09.474 --> 00:43:15.798
<v Tim Pritlove>Ich bin jetzt also sozusagen von diesen inneren Magnetfeldern nach der Kollision abgelenkt worden,

00:43:15.798 --> 00:43:21.261
<v Tim Pritlove>habe diverse Schichten Siliziumfolie sehr dünn durchschlagen,

00:43:21.261 --> 00:43:25.884
<v Tim Pritlove>dabei meine Spur hinterlassen sozusagen gesagt,

00:43:25.884 --> 00:43:30.166
<v Tim Pritlove>wo ich jetzt lang geflogen bin und letzten Endes habe ich mich dadurch auch

00:43:30.166 --> 00:43:34.668
<v Tim Pritlove>schon verraten, was ich eigentlich bin und jetzt fliege ich irgendwie weiter

00:43:34.668 --> 00:43:38.249
<v Tim Pritlove>durch diese Time Projection Chamber, die diese Gas gefüllte Kugel?

00:43:38.249 --> 00:43:43.992
<v Tim Pritlove>Zylinder. Und ein Zylinder drumherum,

00:43:43.992 --> 00:43:49.535
<v Tim Pritlove>also auf jeden Fall habe ich jetzt noch mal ein paar Meter vor mir durch Gas

00:43:49.535 --> 00:43:55.117
<v Tim Pritlove>und was genau kann man da messen?

00:43:55.117 --> 00:44:00.560
<v Tim Pritlove>Also misst man nur wo es auftrifft letzten Endes am Ende dieser Kammer oder

00:44:00.560 --> 00:44:04.762
<v Tim Pritlove>ist das schon auch eine Beobachtung innerhalb des Weges dort?

00:44:04.882 --> 00:44:07.804
<v Kai Schweda>Ja, also wir sind immer noch im Magnetfeld. Ich bin immer noch auf einer gekrümmten

00:44:07.804 --> 00:44:13.827
<v Kai Schweda>Spur und ich messe 159 Punkte entlang dieser Spur in diesem Gas.

00:44:14.748 --> 00:44:18.911
<v Tim Pritlove>Aber wie kann man denn in dem Gas was messen? Da gibt es doch keine Drähte.

00:44:19.691 --> 00:44:23.994
<v Kai Schweda>Ganz genau. Das ist der große Vorteil von der Zeitprojektionskammer.

00:44:24.734 --> 00:44:28.056
<v Kai Schweda>Ich habe da auch keine toten Zonen. Ich bin aktiv im gesamten Gas.

00:44:28.056 --> 00:44:33.620
<v Kai Schweda>Also noch mal das geladene Teilchen geht durchs Gas, ionisiert diese Gasatome,

00:44:33.620 --> 00:44:36.361
<v Kai Schweda>also schlägt Elektronen raus, entlang seiner Teilchenspuren.

00:44:36.502 --> 00:44:39.362
<v Kai Schweda>Jetzt habe ich entlang dieser Spur überall Elektronen.

00:44:40.163 --> 00:44:45.284
<v Kai Schweda>Jetzt lege ich ein elektrisches Feld an und zwar auch wieder in Richtung der

00:44:45.284 --> 00:44:50.585
<v Kai Schweda>Strahlaxe. Das heißt, diese Teilchenspur wird dann, diese Elektronen werden

00:44:50.585 --> 00:44:51.785
<v Kai Schweda>dann Richtung Endkappe beschleunigt.

00:44:53.546 --> 00:44:57.107
<v Kai Schweda>Das ist so, wie wenn ich in den Himmel schaue und sehe ein Flugzeug,

00:44:57.107 --> 00:44:58.427
<v Kai Schweda>ein schweres Flugzeug mit Jetantrieb.

00:44:59.507 --> 00:45:02.969
<v Kai Schweda>Dann kann ich gucken, im Himmel habe ich Kondensstreifen. Und auch wenn das

00:45:02.969 --> 00:45:07.232
<v Kai Schweda>Flugzeug schon lange weg ist, kann ich immer noch sagen, welchen Weg das Flugzeug

00:45:07.232 --> 00:45:11.516
<v Kai Schweda>genommen hat, indem ich den Kondensstreifen anschaue. Und bei uns im Detektorgas

00:45:11.516 --> 00:45:12.366
<v Kai Schweda>ist das die Ionisationsspur.

00:45:12.897 --> 00:45:17.020
<v Kai Schweda>Das ist einfach diese Wolke von Elektronen, die entlang der teilschen Spuren entstehen.

00:45:18.081 --> 00:45:21.003
<v Kai Schweda>Und jetzt kann ich da natürlich nicht mit dem Auge reingucken.

00:45:21.003 --> 00:45:25.306
<v Kai Schweda>Ich nehme ein elektrisches Feld und die Elektronen werden dann in Richtung Endkappe.

00:45:25.306 --> 00:45:30.730
<v Kai Schweda>Die gesamten Elektronen entlang der teilschen Spur werden in Richtung meiner

00:45:30.730 --> 00:45:38.555
<v Kai Schweda>Endkappe über eine Distanz von 2,50 Meter transportiert und kommen dann an der Endkappe an.

00:45:39.395 --> 00:45:46.660
<v Kai Schweda>Und da habe ich dann wieder Auslesesegmente, die eben diese auftreffenden Elektronen

00:45:46.660 --> 00:45:49.001
<v Kai Schweda>detektieren und das ist segmentiert in der Art und Weise,

00:45:49.001 --> 00:45:54.605
<v Kai Schweda>dass ich eben an dieser Endkabel 100 bis zu 159 Segmente habe,

00:45:54.605 --> 00:45:57.266
<v Kai Schweda>die diese ankommenden Elektronen detektieren.

00:45:59.189 --> 00:46:02.452
<v Tim Pritlove>Erklärt für mich auch gerade so ein bisschen wieder mal, warum einfach diese

00:46:02.452 --> 00:46:05.275
<v Tim Pritlove>enormen Beschleunigungen eigentlich erforderlich sind,

00:46:05.275 --> 00:46:09.119
<v Tim Pritlove>damit halt auch noch diese rausgesprengten Teilchen am Schluss so viel Alarm

00:46:09.119 --> 00:46:16.767
<v Tim Pritlove>machen können, dass sie irgendwie über so über Meter hinweg so viel Nebenwirkungen

00:46:16.767 --> 00:46:18.750
<v Tim Pritlove>erzeugen, dass man die sogar noch messen kann.

00:46:19.968 --> 00:46:23.831
<v Kai Schweda>Um genau zu sein, passiert mit den Elektronen gar nichts. Die werden nur transportiert

00:46:23.831 --> 00:46:27.513
<v Kai Schweda>von ihrer Entstehung bis an die Endkappe. Sonst passiert mit den Elektronen nichts.

00:46:27.513 --> 00:46:29.354
<v Tim Pritlove>Ja gut, aber sie müssen ja auch erst mal freigeschlagen werden.

00:46:29.354 --> 00:46:30.415
<v Kai Schweda>Das macht das Teilchen.

00:46:30.415 --> 00:46:34.458
<v Tim Pritlove>Das macht das Teilchen. Dazu muss das Teilchen aber auch ordentlich Performance am Start haben.

00:46:34.939 --> 00:46:37.781
<v Kai Schweda>Ja, wenn man jetzt so schaut, aus der Schule kennt man das vielleicht,

00:46:37.781 --> 00:46:42.524
<v Kai Schweda>um ein Elektron abzulösen von einem Atom, braucht man die Größenordnung,

00:46:42.524 --> 00:46:46.176
<v Kai Schweda>Unsere Einheit ist Elektronenvolt, braucht man in Größenordnung paar Kilo Elektronenvolt.

00:46:47.628 --> 00:46:51.750
<v Kai Schweda>Unsere Teilchen haben Milliarden Elektronenvolt. Also der Energieverlust,

00:46:51.750 --> 00:46:56.373
<v Kai Schweda>den die Teilchen erleiden, indem sie Elektronen rausschrauben, ist minimal.

00:46:57.254 --> 00:47:02.156
<v Kai Schweda>Den kann man fast vernachlässigen. Das heißt, wir kriegen also primäre Elektronen,

00:47:02.156 --> 00:47:06.819
<v Kai Schweda>die kommen aus der Ionisation des Gases, durch das ursprüngliche Teilchen.

00:47:07.289 --> 00:47:09.981
<v Kai Schweda>Die müssen wir dann noch verstärken und das passiert an den Endkappen.

00:47:09.981 --> 00:47:17.205
<v Kai Schweda>Und da haben wir dann Zeldrähte, wo eben ein sehr starkes, hohes elektrisches

00:47:17.205 --> 00:47:21.488
<v Kai Schweda>Feld erzeugen, dass man so eine Lawine von weiteren Elektronen erzeugen kann.

00:47:22.028 --> 00:47:24.550
<v Kai Schweda>Also die Signalverstärkung passiert erst am Ende.

00:47:26.031 --> 00:47:30.454
<v Tim Pritlove>Und warum ist jetzt diese Kammer so wertvoll und warum ist die noch da?

00:47:30.454 --> 00:47:37.450
<v Tim Pritlove>Man hat ja im Prinzip den Weg und die Kurve sozusagen und auch schon die Bestimmung,

00:47:37.450 --> 00:47:42.143
<v Tim Pritlove>worum es sich handelt und was der Impuls ist, hat man ja im Prinzip schon.

00:47:42.143 --> 00:47:45.796
<v Tim Pritlove>Was ist sozusagen auf diesen zusätzlichen Metern noch der weitere Informationsgewinn?

00:47:46.506 --> 00:47:47.847
<v Tim Pritlove>Ändert sich da noch viel dran?

00:47:48.268 --> 00:47:54.493
<v Kai Schweda>Ja, erst mal je länger ich diese Spur verfolge, desto größer ist meine Auflösung,

00:47:54.493 --> 00:47:57.155
<v Kai Schweda>also desto präziser kann ich den Impuls bestimmen.

00:47:57.155 --> 00:48:01.578
<v Kai Schweda>Das ist einfach ein Hebelgesetz, wenn man so will. Je länger der Arm ist,

00:48:01.578 --> 00:48:04.540
<v Kai Schweda>desto stärker meine Kraft und genauso ist das bei einer Teilchenspur.

00:48:05.882 --> 00:48:09.584
<v Kai Schweda>Die Zeitprojektionskammer misst Spuren über eine Länge von 2,50 Meter.

00:48:11.166 --> 00:48:13.907
<v Kai Schweda>Der Siliziumdetektor nur über eine Länge von 70 Zentimetern maximal.

00:48:14.748 --> 00:48:18.221
<v Kai Schweda>Und das führt zu einer sehr, sehr viel besseren Impulsauflösung,

00:48:18.221 --> 00:48:21.895
<v Kai Schweda>zumindest mit dem Detektor, den wir bisher die letzten zehn Jahre benutzt haben,

00:48:21.895 --> 00:48:23.035
<v Kai Schweda>also dem Siliziumdetektor.

00:48:24.356 --> 00:48:29.139
<v Kai Schweda>Und dann ist eine Zeitprojektionskammer. Wir haben ja sehr hohe Teilchenmultiplizitäten.

00:48:30.040 --> 00:48:34.263
<v Kai Schweda>Wir haben eine sehr hohe Anzahl von geladenen Teilchen im Detektor in diesem

00:48:34.263 --> 00:48:36.884
<v Kai Schweda>Plei-Plei-Kollision. Und da ist eine Zeitprojektionskammer unschlagbar.

00:48:38.647 --> 00:48:43.610
<v Kai Schweda>Die kann das am allerbesten solche hohen Multiplizitäten auflösen.

00:48:43.610 --> 00:48:48.734
<v Kai Schweda>Wir messen, wir meisen jedes einzelne Teilchen nach und wir sagen auch bei jedem

00:48:48.734 --> 00:48:51.396
<v Kai Schweda>einzelnen Teilchen, was für ein Teilchen das ist. Und das kann am allerbesten

00:48:51.396 --> 00:48:51.996
<v Kai Schweda>eine Zeitprojektionskammer.

00:48:54.559 --> 00:49:00.322
<v Tim Pritlove>Und das tut man für wie viele Teilchen bei so einer Kollision, wie oft pro Sekunde?

00:49:02.384 --> 00:49:06.307
<v Kai Schweda>Also wir haben bis zu 20.000 Teilchen pro Kollision.

00:49:07.668 --> 00:49:11.851
<v Kai Schweda>Und jetzt nach unserem, wir hatten ja zwei Jahre lang Strahlpause am Large Hadron

00:49:11.851 --> 00:49:14.152
<v Kai Schweda>Collider, seit einem Jahr, seit letztem Jahr messen wir wieder.

00:49:14.152 --> 00:49:17.995
<v Kai Schweda>Wir haben quasi einen brandneuen Detektor. Die Zeitprojektionskammer ist noch da als Gasvolumen.

00:49:18.916 --> 00:49:22.659
<v Kai Schweda>Aber die gesamte Auslese an den Endkappen, was praktisch 90 Prozent der Arbeit

00:49:22.659 --> 00:49:26.982
<v Kai Schweda>ist, die haben wir komplett erneuert mit einer sehr viel schnelleren Auslese,

00:49:26.982 --> 00:49:30.525
<v Kai Schweda>weil wir jetzt dieses Jahr kriegen wir die ersten Bleikollisionen bei hoher Rate.

00:49:31.025 --> 00:49:34.358
<v Kai Schweda>Wir werden diese bis zu 20.000 Teilchen 50.000,

00:49:36.770 --> 00:49:39.912
<v Kai Schweda>mal in der Sekunde kollidieren, zwei Bleikerne im Detektor.

00:49:40.332 --> 00:49:46.556
<v Kai Schweda>Also es sind gigantische Kollisionsraten für uns und da entstehen auch gigantische Datenvolumen.

00:49:47.716 --> 00:49:49.357
<v Tim Pritlove>Was kommt da für ein Datenstrom raus?

00:49:49.897 --> 00:49:53.378
<v Kai Schweda>Das ist der Nachteil bei einer Zeitprojektionskammer, die spuckt sehr,

00:49:53.378 --> 00:49:57.699
<v Kai Schweda>sehr viel Daten aus. Das Datenvolumen ist enorm groß, das macht über 90 Prozent

00:49:57.699 --> 00:50:01.390
<v Kai Schweda>unseres Datenvolumens aus und die wird liefern 3.500,

00:50:03.640 --> 00:50:09.242
<v Kai Schweda>Gigabyte pro Sekunde und das 24 Stunden am Tag. 3.500 Gigabyte?

00:50:09.242 --> 00:50:12.122
<v Kai Schweda>Ja, das sind 3,5 Terabyte pro Sekunde.

00:50:20.698 --> 00:50:26.823
<v Kai Schweda>3.500 Gigabyte sind 3,5 Terabyte pro Sekunde und wenn wir das einen Monat laufen lassen,

00:50:26.823 --> 00:50:32.067
<v Kai Schweda>haben wir eine Disk, wo wir die Daten speichern und ein Jahr behalten können

00:50:32.067 --> 00:50:38.752
<v Kai Schweda>und die ist 100 Petabyte groß, also 100.000 Terabyte.

00:50:38.752 --> 00:50:45.396
<v Tim Pritlove>Ok und eine Datenrate von 35 Terabit pro Sekunde. Das ist schon ganz ordentlich.

00:50:45.396 --> 00:50:47.998
<v Tim Pritlove>Da braucht man eine amtliche Netzwerktechnik auf jeden Fall.

00:50:47.998 --> 00:50:49.519
<v Kai Schweda>Terabyte. Wir haben Terabyte.

00:50:49.519 --> 00:50:53.421
<v Tim Pritlove>Ja ich hab's auf Bit hochgerechnet, weil das ist ja für Übertragung meistens so die eine.

00:50:53.602 --> 00:50:59.305
<v Tim Pritlove>Also auf jeden Fall eine Menge, also sozusagen viele Festplatten pro Sekunde.

00:50:59.305 --> 00:51:02.747
<v Tim Pritlove>Also es ist so als ob da die ganze Zeit jemand mit Festplatten durch die Gegend fährt.

00:51:03.347 --> 00:51:08.230
<v Kai Schweda>Also ich habe mal geschaut, wenn ich sehe was der Datenstrom in ganz Europa

00:51:08.230 --> 00:51:10.211
<v Kai Schweda>ist von 500 Millionen Menschen, das ist weniger.

00:51:10.872 --> 00:51:11.452
<v Tim Pritlove>Im Internet?

00:51:12.093 --> 00:51:15.895
<v Kai Schweda>Ich glaube da sind alle Sachen dabei, Datastreaming, E-Mail, Internet.

00:51:15.895 --> 00:51:17.235
<v Tim Pritlove>Aber was sozusagen über das Internet geht.

00:51:17.235 --> 00:51:21.337
<v Kai Schweda>Ja und unser Detektor spuckt da mehr Daten aus. Das heißt wir können das auch

00:51:21.337 --> 00:51:23.058
<v Kai Schweda>nicht irgendwo hinschicken und analysieren.

00:51:23.379 --> 00:51:29.621
<v Kai Schweda>Deshalb haben wir bei Alice ein Computerzentrum, eine Compute Farm aufgebaut,

00:51:29.621 --> 00:51:30.922
<v Kai Schweda>die diese Daten analysiert.

00:51:31.862 --> 00:51:33.903
<v Kai Schweda>Wie gesagt die kommen vom Detektor schon digital.

00:51:34.884 --> 00:51:38.686
<v Kai Schweda>Das heißt wir haben keinen Informationsverlust, keinen Qualitätsverlust im Signal

00:51:38.686 --> 00:51:44.609
<v Kai Schweda>und diese 3500 Gigabyte pro Sekunde reduzieren wir schon in Echtzeit,

00:51:44.609 --> 00:51:48.771
<v Kai Schweda>also während wir den Detektor betreiben auf 100 Gigabyte pro Sekunde und die

00:51:48.771 --> 00:51:49.711
<v Kai Schweda>schreiben wir dann auf Disk.

00:51:50.752 --> 00:51:53.794
<v Kai Schweda>Was wir auf Disk rausschreiben ist ein Faktor fast 40 weniger.

00:51:54.234 --> 00:51:58.056
<v Tim Pritlove>Ja klar, also wenn man da keine Kompression machen würde, aber das lässt sich

00:51:58.056 --> 00:52:00.298
<v Tim Pritlove>glaube ich ganz gut komprimieren dann auch so das Material.

00:52:00.298 --> 00:52:06.351
<v Kai Schweda>Also wir haben zur Kompression, das ist weitgehend eine verlustfreie Datenkompression,

00:52:06.351 --> 00:52:13.525
<v Kai Schweda>haben wir 50.000 CPUs, Prozessoren und 2000 grafische Prozessoreinheiten, also GPUs.

00:52:14.866 --> 00:52:18.878
<v Kai Schweda>Also das was mein Sohn in der Playstation hat, das sind schon sehr gute Grafikkarten,

00:52:18.878 --> 00:52:25.332
<v Kai Schweda>die eben sehr schnell rechnen müssen, weil sie eben diese sehr aufwendige Grafik rechnen können.

00:52:25.332 --> 00:52:28.935
<v Kai Schweda>Das heißt, die können sehr gut parallel rechnen, also mehrere Rechenschnitte

00:52:28.935 --> 00:52:34.881
<v Kai Schweda>in einem Durchgang machen und unsere sind also noch ein bisschen besser,

00:52:34.881 --> 00:52:38.404
<v Kai Schweda>aber von den gleichen Anbietern, die auch Spiele, PCs herstellen.

00:52:38.965 --> 00:52:42.868
<v Kai Schweda>Und davon haben wir 2000. Und die machen diese Datenreduktion speziell für die

00:52:42.868 --> 00:52:43.168
<v Kai Schweda>Zeitprojektionskammer.

00:52:47.247 --> 00:52:52.179
<v Tim Pritlove>Wenn ich jetzt richtig gerechnet habe, sind wir jetzt 5 Meter vom Kollisionsort

00:52:52.179 --> 00:52:55.331
<v Tim Pritlove>weg, fehlen ja noch ein paar Meter.

00:52:57.253 --> 00:53:03.437
<v Tim Pritlove>War es das schon mit der Detektion oder wird noch darüber hinaus auch noch detektiert?

00:53:03.737 --> 00:53:06.058
<v Kai Schweda>Okay, also wir dürfen nicht Durchmesser und Radius verwechseln.

00:53:06.579 --> 00:53:08.120
<v Kai Schweda>Das habe ich vorhin schon gemacht.

00:53:09.501 --> 00:53:10.342
<v Tim Pritlove>Durchmesser habe ich gesagt.

00:53:10.342 --> 00:53:14.624
<v Kai Schweda>Also das Teilchen hat jetzt 2,50 Meter hinter sich, das heißt es verlässt die

00:53:14.624 --> 00:53:14.924
<v Kai Schweda>Zeitprojektionsgraden.

00:53:16.306 --> 00:53:20.089
<v Kai Schweda>Dann kommt ein Detektor, der kam ein bisschen später,

00:53:20.089 --> 00:53:23.551
<v Kai Schweda>also ein Subdetektor, ein Teil von ALICE, den haben wir ein bisschen später

00:53:23.551 --> 00:53:29.783
<v Kai Schweda>eingebaut und der kann ganz besonders Elektronen identifizieren über einen bestimmten

00:53:29.783 --> 00:53:31.518
<v Kai Schweda>physikalischen Effekt, wir nennen das Übergangsstrahlung.

00:53:32.138 --> 00:53:37.262
<v Kai Schweda>Da nimmt man einfach ein Medium, das zwei verschiedene Dielektrizitätskonstanten

00:53:37.262 --> 00:53:40.685
<v Kai Schweda>hat, Das ist das Epsilon-R, wenn man das in der Schule mit dem Plattenkandensator rechnet.

00:53:41.166 --> 00:53:46.709
<v Kai Schweda>Auf jeden Fall tut dieser Detektor besonders Elektronen gut selektieren.

00:53:48.391 --> 00:53:51.953
<v Kai Schweda>Die meisten Teilchen sind stark wechselwirkende, das sind die Pionen und wie sie alle heißen.

00:53:52.513 --> 00:53:56.776
<v Kai Schweda>Und diese nicht stark wechselwirkenden Teilchen, wie das Elektron oder das Myon,

00:53:56.776 --> 00:54:01.105
<v Kai Schweda>das ist ja ein schweres Elektron, das ist zweieinhalb mal schwerer als ein Elektron,

00:54:01.105 --> 00:54:04.201
<v Kai Schweda>die werden nur sehr selten erzeugt und die will man rauspicken.

00:54:04.201 --> 00:54:06.802
<v Kai Schweda>Die würde man eben selektieren und das kann dieser Detektor,

00:54:06.802 --> 00:54:08.213
<v Kai Schweda>der dann bei 3,50 Meter Radius kommt.

00:54:11.446 --> 00:54:13.427
<v Kai Schweda>Oder 2,90 Meter bis 3,50 Meter.

00:54:13.427 --> 00:54:15.828
<v Tim Pritlove>Warum will man die rauspicken, weil die so selten sind?

00:54:16.739 --> 00:54:22.733
<v Kai Schweda>Die sind selten und die meisten Teilchen, wir messen ja keine freien Quarks,

00:54:22.733 --> 00:54:24.063
<v Kai Schweda>wir messen auch viele Teilchen,

00:54:31.499 --> 00:54:39.162
<v Kai Schweda>die sind so kurzlebig, die werden in der Kollision erzeugt.

00:54:43.446 --> 00:54:48.769
<v Kai Schweda>Sind die langlebigen Pionen, K und Protonen und dann noch Elektronomie und das

00:54:48.769 --> 00:54:51.151
<v Kai Schweda>ist im Wesentlichen, was man sieht im Detektor.

00:54:51.592 --> 00:54:56.095
<v Kai Schweda>Und alles andere zerfallen, zum Beispiel auch Teilchen, die diese schweren Quarks

00:54:56.095 --> 00:55:03.820
<v Kai Schweda>tragen, die Charm-Quarks und Beauty-Quarks und die zerfallen mit einer bestimmten

00:55:03.820 --> 00:55:06.002
<v Kai Schweda>Wahrscheinlichkeit in Elektronen oder Elektronen-Positron-Paare.

00:55:07.263 --> 00:55:10.545
<v Kai Schweda>Und wenn man jetzt Elektronen und Positronen selektieren kann,

00:55:10.545 --> 00:55:12.998
<v Kai Schweda>kann man diese Mutterteilchen wieder rekonstruieren.

00:55:16.633 --> 00:55:20.017
<v Kai Schweda>Genau aus dem Grund, weil wir alles, was wir mit dem Detektor messen,

00:55:20.017 --> 00:55:21.419
<v Kai Schweda>kinematisch vollständig bestimmen.

00:55:23.731 --> 00:55:26.733
<v Kai Schweda>Und das sind besondere Proben für das Quark-Klone-Plasma. Daraus kann ich was

00:55:26.733 --> 00:55:29.034
<v Kai Schweda>lernen, welche Eigenschaften dieses Quark-Klone-Plasma hat.

00:55:35.339 --> 00:55:38.621
<v Tim Pritlove>Okay, das heißt wir sind jetzt über die 2,50 Meter. Jetzt bin ich wieder beim

00:55:38.621 --> 00:55:40.643
<v Tim Pritlove>Radius. Wie weit hinaus?

00:55:40.643 --> 00:55:47.228
<v Kai Schweda>Jetzt kommt der Übergangsstrahlungsdetektor. Der geht von 2,70 bis 3 Meter und

00:55:47.228 --> 00:55:50.050
<v Kai Schweda>dann schließt sich dieser Flugzeitdetektor an.

00:55:50.170 --> 00:55:55.454
<v Kai Schweda>Also der sagt dann nur noch, aha ich habe ein Teilchen gesehen und macht also

00:55:55.454 --> 00:55:59.998
<v Kai Schweda>nur noch eine Zeitinformation, wenn ich bei 3,70 Meter in diesen Flugzeugdetektor

00:55:59.998 --> 00:56:01.478
<v Kai Schweda>einschlage, bei Radius 3,70 Meter.

00:56:01.478 --> 00:56:03.380
<v Kai Schweda>Ich glaube jetzt habe ich auch ein bisschen die Zahlen durcheinander gemacht.

00:56:03.380 --> 00:56:07.103
<v Kai Schweda>Der Flugzeugdetektor ist bei 3,70 bis 3,90 Meter.

00:56:08.524 --> 00:56:13.408
<v Kai Schweda>Der liefert ein sehr genaues Zeitsignal und das kann ich der Teilchenspur zuordnen

00:56:13.408 --> 00:56:15.970
<v Kai Schweda>und weiß ich, aha dieses Teilchen, das sich auf den Weg gemacht hat,

00:56:16.050 --> 00:56:21.614
<v Kai Schweda>ist nach dieser Zeit in meinem Flugzeugdetektor angekommen, bei einem Radius von 3,70 Meter.

00:56:22.375 --> 00:56:25.137
<v Kai Schweda>Ich muss natürlich die Krümmung im Magnetfeld berücksichtigen,

00:56:25.137 --> 00:56:29.260
<v Kai Schweda>aber ich kenne praktisch die Länge, die Flugzeit, den Weg, den das Teilchen

00:56:29.260 --> 00:56:30.961
<v Kai Schweda>genommen hat, kenne ich dann sehr genau.

00:56:30.961 --> 00:56:34.864
<v Kai Schweda>Also den Flugweg und die Flugzeit und dann kenne ich die Geschwindigkeit und

00:56:34.864 --> 00:56:39.167
<v Kai Schweda>dann weiß ich, wer es war.

00:56:39.508 --> 00:56:42.250
<v Tim Pritlove>Da weiß man, womit man es zu tun hat.

00:56:42.330 --> 00:56:42.930
<v Kai Schweda>Ganz genau.

00:56:45.512 --> 00:56:48.874
<v Tim Pritlove>Okay, da hab ich gleich noch ein paar Fragen zu den Erwartungen,

00:56:48.874 --> 00:56:53.677
<v Tim Pritlove>aber ich würde gerne noch die Technik fertig bekommen,

00:56:53.677 --> 00:56:58.280
<v Tim Pritlove>weil das ganze ist ja nach so einem Zwiebelschalen-System aufgebaut,

00:56:58.280 --> 00:57:02.983
<v Tim Pritlove>also man hat einfach in der Mitte die inneren Spurdetektoren,

00:57:02.983 --> 00:57:08.947
<v Tim Pritlove>diese Time-Projection-Chamber drumherum und diese weiteren Kaskaden,

00:57:08.947 --> 00:57:13.009
<v Tim Pritlove>die jetzt eben sich nicht mehr um die Spur kümmern, sondern sozusagen nur noch das Timing erfassen.

00:57:13.730 --> 00:57:17.080
<v Tim Pritlove>Und überhaupt sagen, wenn ich jetzt hier noch was detektiere,

00:57:17.080 --> 00:57:20.008
<v Tim Pritlove>dann handelt es sich eben auch um wirklich interessante Teilchen.

00:57:23.411 --> 00:57:26.373
<v Tim Pritlove>Gibt es noch weitere Detektoren oder war es das jetzt?

00:57:26.754 --> 00:57:31.498
<v Kai Schweda>Ja, vielleicht hätten wir damit anfangen sollen. Zunächst macht man im Inneren

00:57:31.498 --> 00:57:34.720
<v Kai Schweda>eine Spurrekonstruktion, genau wie du sagst. Und dann sind wir fertig.

00:57:34.720 --> 00:57:39.824
<v Kai Schweda>Also wir haben Silizium, wir haben die gasgefüllte Kammer, wir haben den Übergangsstrahlungdetektor

00:57:39.824 --> 00:57:40.545
<v Kai Schweda>und dann den Flugzeitdetektor.

00:57:41.846 --> 00:57:46.339
<v Kai Schweda>Damit ist die Teilchenspurrekonstruktion beendet. Und danach schließt sich dann

00:57:46.339 --> 00:57:48.591
<v Kai Schweda>ein elektromagnetisches Kalorimeter an.

00:57:48.832 --> 00:57:51.614
<v Kai Schweda>Das heißt, wenn ich sehr, sehr hoch energetische Teilchen habe,

00:57:51.614 --> 00:57:54.476
<v Kai Schweda>Unser Magnetfeld ist nicht besonders hoch, ein halbes Tesla.

00:57:55.076 --> 00:57:59.800
<v Kai Schweda>Also sehr viel stärker als das Erdmagnetfeld, aber wenn du schaust,

00:57:59.800 --> 00:58:02.541
<v Kai Schweda>wenn nachher die Leute kommen von Atlas, die haben viel stärkere Magnetfelder.

00:58:03.382 --> 00:58:06.985
<v Kai Schweda>Das heißt, je höher mein Impuls ist vom Teilchen oder die Energie,

00:58:06.985 --> 00:58:11.328
<v Kai Schweda>desto weniger ist die Spur gekrümmt und irgendwann wird die ganz gerade und

00:58:11.328 --> 00:58:13.970
<v Kai Schweda>dann kann ich das gar nicht mehr unterscheiden. Ist das jetzt eine gerade Spur

00:58:13.970 --> 00:58:15.211
<v Kai Schweda>oder ist da noch eine Krümmung drin?

00:58:15.831 --> 00:58:19.894
<v Kai Schweda>Und dann hört irgendwann meine Spurrekonstruktion auf. Ich kann natürlich die

00:58:19.894 --> 00:58:23.437
<v Kai Schweda>Spur immer noch rekonstruieren, aber ich weiß nichts mehr über den Impuls,

00:58:23.437 --> 00:58:27.560
<v Kai Schweda>weil ich keine Krümmung mehr feststellen kann. Also keinen Unterschied von einer geraden Spur.

00:58:28.181 --> 00:58:32.283
<v Kai Schweda>Und dann baut man einen Kalorimeter. Kalorimeter heißt, ich deponiere die gesamte

00:58:32.283 --> 00:58:37.087
<v Kai Schweda>Teilchenenergie in diesem Detektorteil und weiß dann die Gesamtenergie.

00:58:37.457 --> 00:58:40.179
<v Kai Schweda>Also ein Kalorimeter misst immer die Gesamtenergie von einem Teilchen.

00:58:40.570 --> 00:58:42.571
<v Tim Pritlove>Und damit beende ich sozusagen auch den Flug.

00:58:42.751 --> 00:58:45.994
<v Kai Schweda>Das war es. Da ist das Teilchen, das ist das Ende.

00:58:45.994 --> 00:58:51.198
<v Tim Pritlove>Okay, es versackt im Kalorimeter und dann weise ich aber sozusagen die Restenergie

00:58:51.198 --> 00:58:56.021
<v Tim Pritlove>oder eigentlich überhaupt die Energie, weil bisher nicht so richtig viel Energie

00:58:56.021 --> 00:58:58.262
<v Tim Pritlove>eingebüßt wurde durch die ganzen Spurbeobachtungen.

00:59:00.224 --> 00:59:00.885
<v Kai Schweda>Ganz genau.

00:59:01.345 --> 00:59:06.649
<v Tim Pritlove>Und die misst man dann in was? In Kalorien?

00:59:06.649 --> 00:59:09.551
<v Kai Schweda>In der Teilchenphysikschule ist alles in Energie.

00:59:09.551 --> 00:59:10.612
<v Tim Pritlove>Alles.

00:59:10.612 --> 00:59:13.794
<v Kai Schweda>Energie ist ein Elektronenvolt. Elektronenvolt kennen wir aus der Schule.

00:59:13.794 --> 00:59:17.777
<v Kai Schweda>Wenn ich einen Plattenkondensator habe, der macht ein elektrisches Feld, also Plus und Minus.

00:59:18.618 --> 00:59:22.241
<v Kai Schweda>Und da habe ich einen Volt und da läuft ein Elektron durch, hat danach das Elektron,

00:59:22.241 --> 00:59:23.802
<v Kai Schweda>die kinetische Energie von einem Elektronenvolt.

00:59:24.943 --> 00:59:30.467
<v Kai Schweda>Und wir messen alle Energien in Elektronenvolt oder eigentlich in Gigaelektronenvolt.

00:59:31.888 --> 00:59:36.072
<v Kai Schweda>Das ist so die natürliche Einheit. Milliarden Elektronenvolt.

00:59:36.072 --> 00:59:40.075
<v Tim Pritlove>Okay, und wie viel Elektronenvolt haben die Teilchen, die jetzt da in diese

00:59:40.075 --> 00:59:40.675
<v Tim Pritlove>Kalorimeter einschlagen?

00:59:42.557 --> 00:59:46.099
<v Kai Schweda>Ein paar wenige Gigaelektronenvolt bis 100 GV vielleicht.

00:59:47.760 --> 00:59:50.762
<v Kai Schweda>Man kann das auch, das Higgs-Teilchen, das messen wir nicht,

00:59:50.762 --> 00:59:52.143
<v Kai Schweda>aber das Higgs-Teilchen wiegt 125 Gigaelektronenvolt.

00:59:55.967 --> 01:00:02.151
<v Kai Schweda>Das Proton wiegt etwa 1 Gigaelektronenvolt. Also das Higgs ist 125 mal schwerer als das Proton.

01:00:02.713 --> 01:00:08.464
<v Kai Schweda>Wenn das in zwei Photonen zerfällt, haben diese Photonen jeweils 65 GeV, Gigaelektronenvolt.

01:00:09.548 --> 01:00:11.871
<v Kai Schweda>Also ein paar Zig bis ein paar hundert Giga-Milliarden Elektronenvolt.

01:00:14.135 --> 01:00:20.740
<v Tim Pritlove>Okay, das heißt diese ganzen Kalorimeter sind dann auch das Ende des Detektors.

01:00:22.102 --> 01:00:25.263
<v Tim Pritlove>Das heißt die sind dann auch erst bei 16 Meter Durchmesser.

01:00:30.268 --> 01:00:31.309
<v Kai Schweda>Ja, ganz genau.

01:00:31.309 --> 01:00:37.193
<v Tim Pritlove>Okay, also nach 8 Metern sozusagen wird die Energie gemessen und dann ist die

01:00:37.193 --> 01:00:37.793
<v Tim Pritlove>Detektion abgeschlossen.

01:00:39.936 --> 01:00:43.298
<v Kai Schweda>Noch nicht. Da gibt es noch die einzigen Teilchen, die noch durchkommen,

01:00:43.298 --> 01:00:44.829
<v Kai Schweda>sind die Myonen, die schweren Elektroden.

01:00:45.800 --> 01:00:48.641
<v Kai Schweda>Die deponieren eben ihre Energie nicht in einem Kalorimeter.

01:00:48.641 --> 01:00:54.445
<v Kai Schweda>Die gehen quasi durch alles durch. Man kann die Spur sehen durch den Siliziendetektor,

01:00:54.445 --> 01:00:55.186
<v Kai Schweda>durch die Zeitprojektionskammer.

01:00:56.307 --> 01:01:01.510
<v Kai Schweda>Die machen ein Signal im Flugzeitdetektor und die werden nicht im Kalorimeter

01:01:01.510 --> 01:01:03.992
<v Kai Schweda>gestoppt. Das liegt einfach daran, dass die so hohe Masse haben.

01:01:03.992 --> 01:01:08.234
<v Kai Schweda>Die sind nicht stark wechselwirkend, die werden also nicht in einem hadronischen Kalorimeter gestoppt.

01:01:09.396 --> 01:01:13.058
<v Kai Schweda>Die sind zwar Leptonen, aber dadurch, dass die so viel Masse haben,

01:01:13.058 --> 01:01:15.680
<v Kai Schweda>das Elektron macht dem elektromagnetischen Kalorimeter Bremsstrahlung.

01:01:16.401 --> 01:01:19.884
<v Kai Schweda>Und die Bremsstrahlungsphotonen machen dann wieder Elektronen-Positron-Paare

01:01:19.884 --> 01:01:22.205
<v Kai Schweda>und die Elektronen-Positron-Paare machen wieder Bremsstrahlung.

01:01:22.205 --> 01:01:23.686
<v Kai Schweda>Und so geht das unendlich weiter.

01:01:24.067 --> 01:01:27.049
<v Kai Schweda>Es bildet sich also ein Schauer, das ist ein elektromagnetischer Schauer,

01:01:27.049 --> 01:01:29.851
<v Kai Schweda>aus Bremsstrahlungsphotonen und Elektronen-Positronen.

01:01:31.312 --> 01:01:34.495
<v Kai Schweda>Das Myon macht das nicht, weil das so viel schwerer ist. Das heißt, das geht einfach durch.

01:01:35.816 --> 01:01:39.718
<v Kai Schweda>Wir sehen sogar Myonen von der kosmischen Strahlung bei uns im ALICE,

01:01:39.718 --> 01:01:45.022
<v Kai Schweda>obwohl wir von 30 Metern Fels geschützt sind vor der kosmischen Strahlung.

01:01:45.402 --> 01:01:49.104
<v Kai Schweda>Also die Elektronen gehen durch alles durch und wir haben speziell jetzt nicht

01:01:49.104 --> 01:01:55.228
<v Kai Schweda>in dieser Zylindergeometrie, also senkrig zur Strahlaxe, aber parallel zur Strahlaxe

01:01:55.228 --> 01:01:57.209
<v Kai Schweda>oder unter Vorwärtswinkeln haben wir noch einen Myon-Spektrometer.

01:01:58.170 --> 01:02:01.572
<v Kai Schweda>Da machen wir genau das gleiche. Da steckt ein sieben Meter langer Absorber

01:02:01.572 --> 01:02:05.375
<v Kai Schweda>aus Eisen und Stahl und der filtert alles raus.

01:02:05.375 --> 01:02:10.438
<v Kai Schweda>Nur die Myonen kommen hinten an und dann stellt man da ein paar Kammern auf,

01:02:10.438 --> 01:02:14.641
<v Kai Schweda>die eben die Teilchenspuren messen. Und dann weiß ich, da können nur Myonen durchgekommen sein.

01:02:17.443 --> 01:02:21.405
<v Tim Pritlove>Sind diese Myonen jetzt eher selten oder ist das so ein ganz normales Abfallprodukt

01:02:21.405 --> 01:02:22.606
<v Tim Pritlove>bei dem, was da passiert?

01:02:22.606 --> 01:02:26.228
<v Kai Schweda>Nein, nichts ist Abfall. Das ist alles Signal. Wie gesagt, es gibt besondere

01:02:26.228 --> 01:02:32.412
<v Kai Schweda>Teilchen, die schwere Quarks tragen und die zerfallen gerne in Elektronenpaare,

01:02:32.412 --> 01:02:36.755
<v Kai Schweda>Elektronenpositonpaare oder Paare von positiven und negativen Myonen.

01:02:36.955 --> 01:02:39.996
<v Kai Schweda>Und die möchte ich rekonstruieren, weil das ganz spezielle Sonden sind.

01:02:39.996 --> 01:02:42.456
<v Kai Schweda>Schwere Quarks sind ganz besondere Sonden für unser Quark-Klon-Plasma.

01:02:48.557 --> 01:02:58.799
<v Tim Pritlove>So jetzt ist ja Sinn und Aufgabe des Detektors ist jetzt primär diese Blei-Ionen-Kollisionen zu beobachten.

01:02:59.680 --> 01:03:03.340
<v Tim Pritlove>Das heißt mal salopp formuliert passiert ja da immer das gleiche.

01:03:07.713 --> 01:03:08.893
<v Kai Schweda>Jede Kollision ist einzigartig.

01:03:09.334 --> 01:03:14.617
<v Tim Pritlove>Okay, gut. Darauf wollte ich hinaus. Aber man tut eigentlich immer das gleiche

01:03:14.617 --> 01:03:16.258
<v Tim Pritlove>und man kriegt immer wieder andere Ergebnisse.

01:03:17.599 --> 01:03:20.521
<v Kai Schweda>Das Signal ist ein anderes. Und genau,

01:03:20.521 --> 01:03:27.705
<v Kai Schweda>zum Beispiel wir brauchen ein paar zigtausend Blei-Blei-Kollisionen,

01:03:27.705 --> 01:03:33.508
<v Kai Schweda>Ob das da mal ein Teilchen rauskommt, das aus zwei schweren Quarks besteht und

01:03:33.508 --> 01:03:37.191
<v Kai Schweda>dann noch zerfällt in ein Elektron-Bosyton-Paar zum Beispiel.

01:03:37.871 --> 01:03:42.194
<v Kai Schweda>Und die gilt es zu selektieren. Das heißt wir bauen einen Trigger.

01:03:42.194 --> 01:03:46.277
<v Kai Schweda>Wir triggern auf ein ganz spezielles Ereignis, das nur sehr selten passiert.

01:03:47.017 --> 01:03:50.119
<v Tim Pritlove>Und das ist ja sozusagen das Ding. Also es geht ja hier um Wahrscheinlichkeiten.

01:03:51.040 --> 01:03:56.303
<v Tim Pritlove>Also jetzt könnte man sagen okay no two collisions are the same.

01:03:57.284 --> 01:04:02.006
<v Tim Pritlove>Also obwohl wir eigentlich im Prinzip immer dasselbe tun, mit derselben Apparatur

01:04:02.006 --> 01:04:05.728
<v Tim Pritlove>messen, messen wir eigentlich jedes mal ein komplett anderes Gesamtergebnis.

01:04:10.192 --> 01:04:13.274
<v Tim Pritlove>Also vielleicht nicht komplett anders, sondern es ist vielleicht in seiner Struktur

01:04:13.274 --> 01:04:14.955
<v Tim Pritlove>ähnlich, aber so im Detail.

01:04:15.876 --> 01:04:21.199
<v Tim Pritlove>Mal wird von dem einen Teilchen mehr erzeugt, mal weniger, mal vielleicht überhaupt

01:04:21.199 --> 01:04:23.261
<v Tim Pritlove>nicht. Auf einmal sind es ganz viele.

01:04:25.263 --> 01:04:29.505
<v Tim Pritlove>Und der eigentliche Wert entsteht dadurch, dass man eben sehr oft,

01:04:29.505 --> 01:04:35.849
<v Tim Pritlove>sehr lange das macht, alle Daten aufnimmt und sich es danach anschaut,

01:04:35.849 --> 01:04:38.811
<v Tim Pritlove>wie denn jetzt die tatsächliche Verteilung ist.

01:04:38.811 --> 01:04:43.554
<v Tim Pritlove>Weil wir im Prinzip ja generell immer nur alles über Wahrscheinlichkeiten überhaupt

01:04:43.554 --> 01:04:49.999
<v Tim Pritlove>erfassen können auf dieser Quantenebene, in der halt alles nicht klar bestimmt ist.

01:04:49.999 --> 01:04:55.162
<v Tim Pritlove>Da heißt es ja nicht, wenn das kommt, passiert das, sondern das passiert mit

01:04:55.162 --> 01:04:55.863
<v Tim Pritlove>einer bestimmten Wahrscheinlichkeit.

01:04:57.524 --> 01:05:02.007
<v Kai Schweda>Also es ist sehr klar bestimmt. Ich muss da widersprechen. Die Wahrscheinlichkeiten

01:05:02.007 --> 01:05:06.290
<v Kai Schweda>sind sehr klar bestimmt. Also ich kann genau bestimmen, wie groß die Wahrscheinlichkeit

01:05:06.290 --> 01:05:08.231
<v Kai Schweda>ist, nur das einzelne Event ist unbestimmt.

01:05:09.312 --> 01:05:11.793
<v Tim Pritlove>Das wollte ich damit zum Ausdruck bringen, ja.

01:05:12.474 --> 01:05:15.225
<v Kai Schweda>Ja, das unterliegt einer Wahrscheinlichkeit. Aber auch in der Quantenmechanik

01:05:15.225 --> 01:05:17.977
<v Kai Schweda>kann ich diese Wahrscheinlichkeiten sehr präzise ausrechnen.

01:05:18.297 --> 01:05:20.798
<v Tim Pritlove>Also genau, man kann dann die Wahrscheinlichkeiten ausrechnen,

01:05:20.798 --> 01:05:25.060
<v Tim Pritlove>aber man weiß halt nicht vor einer Kollision, was jetzt gerade dran ist.

01:05:25.060 --> 01:05:25.561
<v Kai Schweda>Ganz genau.

01:05:25.561 --> 01:05:30.764
<v Tim Pritlove>Also das ist sozusagen das Unbestimmte, nur bestimmt wird es eben über die Beobachtung,

01:05:30.764 --> 01:05:34.005
<v Tim Pritlove>über die Zeit dadurch, dass ich sagen kann, okay, wir haben uns das jetzt irgendwie

01:05:34.005 --> 01:05:38.518
<v Tim Pritlove>angeschaut und diese Konstellation entsteht mit der Wahrscheinlichkeit und diese

01:05:38.518 --> 01:05:41.990
<v Tim Pritlove>Konstellation entsteht mit der Wahrscheinlichkeit und damit erforsche ich quasi

01:05:41.990 --> 01:05:44.711
<v Tim Pritlove>das Wesen dessen, was ich beobachte.

01:05:46.834 --> 01:05:52.560
<v Tim Pritlove>Okay, ich habe das halbwegs verstanden, glaube ich, hoffe ich.

01:05:54.523 --> 01:05:55.644
<v Tim Pritlove>Bis zum nächsten Mal.

01:05:56.992 --> 01:06:01.275
<v Tim Pritlove>Upgrades hat denn jetzt ALICE, das haben wir ja gerade gehört,

01:06:01.275 --> 01:06:02.356
<v Tim Pritlove>da wird immer wieder was ausgetauscht.

01:06:03.617 --> 01:06:07.320
<v Tim Pritlove>Wie sehr ähnelt denn ALICE nach seiner ursprünglichen Version?

01:06:08.261 --> 01:06:11.603
<v Tim Pritlove>Wie oft werden denn dort technische Änderungen vorgenommen?

01:06:12.004 --> 01:06:18.328
<v Kai Schweda>Ja, das ist eine gute Frage. Also schon vor 30 Jahren war schnell klar,

01:06:18.328 --> 01:06:22.872
<v Kai Schweda>habe ich erzählt, dass man ein relativ schwaches, aber großvolumiges Magnetfeld

01:06:22.872 --> 01:06:25.353
<v Kai Schweda>braucht. Das haben wir. Das haben wir sogar geerbt vom Vorgängerexperiment.

01:06:26.134 --> 01:06:31.588
<v Kai Schweda>Da haben wir Kosten gespart. Und dass das zentrale, das Herzstück eine Zeitproduktionskammer

01:06:31.588 --> 01:06:35.051
<v Kai Schweda>ist, das hat sich auch nicht geändert. Das ist im ersten Design drin.

01:06:35.381 --> 01:06:39.564
<v Kai Schweda>Und dass man bei inneren Radien einen Silizium-Detektor hat,

01:06:39.564 --> 01:06:41.546
<v Kai Schweda>auch das hat sich nicht geändert.

01:06:42.847 --> 01:06:47.330
<v Kai Schweda>Und dann, das war sehr schnell klar, dass man den Doktor so bauen muss,

01:06:47.330 --> 01:06:49.832
<v Kai Schweda>um das die Ziele zu erreichen, die man hat.

01:06:50.012 --> 01:06:55.056
<v Kai Schweda>Dann das erste Upgrade war, der Myon-Arm kam später hinzu, das war aber,

01:06:55.056 --> 01:07:02.421
<v Kai Schweda>das muss ich erzählen, 1993 hat dann sich eine sogenannte Proto-Kollaboration geformt.

01:07:02.421 --> 01:07:05.223
<v Kai Schweda>Das waren also eine Reihe von Wissenschaftlern, die haben gesagt,

01:07:05.223 --> 01:07:09.145
<v Kai Schweda>wir studieren das, wir untersuchen, welchen Detektor wir brauchen und kamen

01:07:09.145 --> 01:07:16.090
<v Kai Schweda>dann sehr schnell mit diesem Konzept von einem solenoiden Magneten in der Zeitprojektionskammer

01:07:16.090 --> 01:07:24.016
<v Kai Schweda>und einem inneren Siliziumdetektor und hat dann im Jahr 1993 einen Lettow-Intent vorgestellt,

01:07:24.016 --> 01:07:28.499
<v Kai Schweda>also die Absicht, so einen Detektor zu bauen, um diese Physik des Quark-Clone-Plasmas

01:07:28.499 --> 01:07:32.862
<v Kai Schweda>zu adressieren am Large Hadron Collider, in dem man das ausnutzt,

01:07:32.862 --> 01:07:34.824
<v Kai Schweda>dass da auch Bleikerne beschleunigt werden können.

01:07:35.564 --> 01:07:40.308
<v Kai Schweda>Und das wird begutachtet. Es gibt ein Komitee, das ist das LHC-Komitee,

01:07:40.308 --> 01:07:44.851
<v Kai Schweda>LHCC, und das besteht aus Experten und die schauen sich an,

01:07:44.851 --> 01:07:50.778
<v Kai Schweda>diese Vorschläge, die Gruppen machen, welche Direktoren gebaut werden sollen

01:07:50.778 --> 01:07:56.965
<v Kai Schweda>und dieses Das Komitee berät direkt den Generaldirektor oder die Generaldirektoren am CERN.

01:07:58.065 --> 01:08:00.867
<v Kai Schweda>Und die haben eben diesen Letter of Intent, den wir am 1.

01:08:01.568 --> 01:08:06.291
<v Kai Schweda>März 1993 eingereicht haben, gesagt, okay, das finden wir gut,

01:08:06.291 --> 01:08:09.193
<v Kai Schweda>macht weiter. Also wir haben eine positive Bewertung bekommen.

01:08:09.653 --> 01:08:14.196
<v Kai Schweda>Und dann kam 1995 der Muonarm dazu.

01:08:14.196 --> 01:08:19.140
<v Kai Schweda>Das waren eben Leute, die schon früher am CERN, am kleineren Beschleuniger,

01:08:19.140 --> 01:08:23.463
<v Kai Schweda>am SPS, am Superproton-Synchrotron, Muon nachgewiesen haben,

01:08:23.463 --> 01:08:26.585
<v Kai Schweda>eben genau um den Zerfall von Teilchen mit schweren Quarks.

01:08:26.785 --> 01:08:30.027
<v Kai Schweda>Und die haben gesagt, wir machen da auch mit, wir bringen einen neuen Detektor

01:08:30.027 --> 01:08:31.949
<v Kai Schweda>mit, wir wollen einen neuen Detektor bauen, die sind Myonarm.

01:08:31.949 --> 01:08:36.872
<v Kai Schweda>Das war also das erste Upgrade sozusagen 1995, das war aber weit vor der ersten Konstruktion.

01:08:38.153 --> 01:08:41.875
<v Kai Schweda>Dann kam, ich glaube, der erste, das ist fair zu sagen, der erste Upgrade-Detektor

01:08:41.875 --> 01:08:43.517
<v Kai Schweda>war dieser Übergangsstrahlungsdetektor,

01:08:43.517 --> 01:08:47.099
<v Kai Schweda>das ist ein Beitrag der deutschen Gemeinschaft und anderen Ländern,

01:08:47.099 --> 01:08:51.582
<v Kai Schweda>Russland und Rumänien, die dann gesagt haben, okay, zwischen der Zeitprojektionskammer

01:08:51.582 --> 01:08:57.266
<v Kai Schweda>und dem Flugzeitdetektor, da ist noch eine Lücke, radial, Und da bauen wir diesen

01:08:57.266 --> 01:09:00.868
<v Kai Schweda>Übergangsstrahlungsdetektor ein, dass wir diese Elektronen und Positronen selektieren können.

01:09:02.250 --> 01:09:06.613
<v Kai Schweda>Den haben wir 2008 eingebaut, also die ganze Konstruktion.

01:09:06.613 --> 01:09:10.156
<v Kai Schweda>Das war noch mit der Konstruktion des ersten Detektors.

01:09:10.156 --> 01:09:13.639
<v Kai Schweda>Und was wir jetzt gemacht haben, das war im Jahr 2019, 2021,

01:09:13.639 --> 01:09:20.304
<v Kai Schweda>war eine lange Betriebspause des Large Hadron Colliders. Da wurde auch der Beschleuniger

01:09:20.304 --> 01:09:21.725
<v Kai Schweda>konsolidiert, das heißt verbessert.

01:09:22.125 --> 01:09:25.868
<v Kai Schweda>Dinge, die nicht so gut funktioniert haben, wurden verbessert.

01:09:25.868 --> 01:09:26.919
<v Kai Schweda>Es wurden neue Instrumente eingebaut.

01:09:27.970 --> 01:09:31.453
<v Kai Schweda>Das kann wahrscheinlich der Manfred Kramer dir besser erzählen.

01:09:34.096 --> 01:09:38.219
<v Kai Schweda>Diese zweieinhalb Jahre haben wir genutzt, um unseren Detektor massiv zu erneuern.

01:09:38.219 --> 01:09:41.500
<v Kai Schweda>Wir haben den gesamten Silicon Detektor komplett rausgenommen und haben jetzt

01:09:41.500 --> 01:09:44.502
<v Kai Schweda>diesen hochgranularen Pixel-7-lagigen Pixeldetektor eingebaut.

01:09:44.502 --> 01:09:48.898
<v Kai Schweda>Wir haben die Zeitprojektionskammer, die gesamte Auslöseelektronik erneuert,

01:09:48.898 --> 01:09:53.727
<v Kai Schweda>was 90 Mannjahre an Arbeitsleistung ist.

01:09:53.727 --> 01:09:57.049
<v Kai Schweda>Also wir haben praktisch auch diese Zeitprojektionskammer praktisch neu gebaut.

01:09:57.049 --> 01:10:03.513
<v Kai Schweda>Da ist nur diese mechanische Struktur, die auch das elektrische Feld,

01:10:03.513 --> 01:10:08.015
<v Kai Schweda>diese 100.000 Volt, zur Verfügung stellt, die ist geblieben und die gesamte Elektronik ist neu.

01:10:10.718 --> 01:10:14.120
<v Kai Schweda>Und das ist eben geschuldet, dass es eine neue Technologie gibt für den Silizium-Detektor.

01:10:14.640 --> 01:10:17.822
<v Kai Schweda>Das haben wir entwickelt in ALICE. Das ist der L-Pite Pixel-Chip.

01:10:20.105 --> 01:10:23.968
<v Kai Schweda>Wir mussten die Elektronik verbessern, damit wir diese 50.000 Kollisionen pro

01:10:23.968 --> 01:10:27.530
<v Kai Schweda>Sekunde mit der Zeitprojektionskammer instand halten können.

01:10:28.852 --> 01:10:32.975
<v Kai Schweda>Es war nicht klar, ob das vor 10, 12 Jahren funktioniert. Das war wirklich eine

01:10:32.975 --> 01:10:36.818
<v Kai Schweda>jahrelange Entwicklung von neuer Technologie. Da haben wir ein optimales Setup

01:10:36.818 --> 01:10:40.300
<v Kai Schweda>gefunden, wie wir diese Auslöse bauen können. Und das funktioniert.

01:10:40.300 --> 01:10:41.882
<v Tim Pritlove>Wo wird denn diese Technik entwickelt?

01:10:42.322 --> 01:10:45.965
<v Kai Schweda>In den Labors am CERN, also der Silizium-Detektor wurde ganz entscheidend hier

01:10:45.965 --> 01:10:46.765
<v Kai Schweda>am CERN vorangetrieben.

01:10:47.426 --> 01:10:53.190
<v Kai Schweda>Da gibt es eine Gruppe am CERN und unser vorheriger Spokesperson hat das entscheidend vorangetrieben.

01:10:54.131 --> 01:10:58.394
<v Kai Schweda>Also wenn man Silizium-Technologie macht, das ist mit einem enormen Aufwand

01:10:58.394 --> 01:11:01.056
<v Kai Schweda>verbunden. Da braucht man Reihenräume, da braucht man Maschinen.

01:11:01.056 --> 01:11:06.080
<v Kai Schweda>Also das ist vom personellen und finanziellen Aufwand enorm und das CERN kann

01:11:06.080 --> 01:11:07.861
<v Kai Schweda>das sehr gut machen. Das hat die richtige Größe.

01:11:08.382 --> 01:11:12.905
<v Kai Schweda>In Deutschland braucht man dann schon die Nationallabors, zum Beispiel die Gesellschaft

01:11:12.905 --> 01:11:17.468
<v Kai Schweda>für Schwerhörnforschung in Darmstadt, an der ich angestellt bin. Die können das machen.

01:11:18.461 --> 01:11:22.905
<v Kai Schweda>Die Zeitprojektionskammer, das wurde federführend in Deutschland entwickelt,

01:11:22.905 --> 01:11:26.147
<v Kai Schweda>auch von der GSI, von den Universitäten Frankfurt, Heidelberg.

01:11:27.949 --> 01:11:32.012
<v Kai Schweda>Da braucht man Ingenieure, die nicht nur die Elektronik entwickeln,

01:11:32.012 --> 01:11:35.715
<v Kai Schweda>sondern auch die Mechanik und so weiter und so fort. Und auch in Zusammenarbeit mit dem CERN.

01:11:36.576 --> 01:11:40.259
<v Tim Pritlove>Ich glaube das ist auch etwas, was bisher bei den Gesprächen noch gar nicht

01:11:40.259 --> 01:11:43.601
<v Tim Pritlove>so klar rausgekommen ist.

01:11:43.801 --> 01:11:46.603
<v Tim Pritlove>Man sieht ja hier das CERN so im Wesentlichen als Betriebsort.

01:11:48.025 --> 01:11:52.588
<v Tim Pritlove>Aber genau genommen wird ja alles erdacht. Also erstmal dieses,

01:11:52.588 --> 01:11:58.662
<v Tim Pritlove>was braucht man eigentlich, wie könnte das funktionieren, welche Technologien

01:11:58.662 --> 01:12:03.195
<v Tim Pritlove>benötigen wir denn dafür und dann müssen diese Technologien halt auch erdacht

01:12:03.195 --> 01:12:05.176
<v Tim Pritlove>und quasi erstmal erfunden werden.

01:12:06.898 --> 01:12:11.921
<v Tim Pritlove>Und dann ist die Frage, wie viel findet hier statt, wie viel findet woanders statt?

01:12:13.823 --> 01:12:18.186
<v Tim Pritlove>Also ist es der Normalfall, dass das alles woanders entwickelt wird und hier

01:12:18.186 --> 01:12:23.310
<v Tim Pritlove>wird nur überlegt, was braucht man? Oder findet hier auch konkret Technologiedevelopment statt?

01:12:24.050 --> 01:12:29.634
<v Kai Schweda>Ja wie gesagt, diese Entwicklung von Siliziumdetektoren, das ist ja weltweit führend.

01:12:30.094 --> 01:12:34.197
<v Kai Schweda>Viele, viele Gruppen benutzen jetzt diese Technologie, die wir in ALICE entwickelt

01:12:34.197 --> 01:12:40.341
<v Kai Schweda>haben, in anderen Experimenten oder wollen die verwenden, auch für neue Maschinen in den USA.

01:12:40.341 --> 01:12:43.183
<v Kai Schweda>Wir haben gerade jetzt, gerade in dem Moment, Gäste da aus den USA,

01:12:43.183 --> 01:12:47.006
<v Kai Schweda>die eben genau unsere Silizium-Technologie verwenden wollen.

01:12:47.687 --> 01:12:49.938
<v Kai Schweda>Also das wurde federführend am CERN gemacht, die Zeitproduktionskammer.

01:12:51.529 --> 01:12:54.251
<v Kai Schweda>Da gibt es eine neue Technik, auch die wurde am CERN erfunden.

01:12:54.811 --> 01:13:00.054
<v Kai Schweda>Das sind Gas-Elektron-Vervielfacherfolien, die heißen Gem-Gas-Elektron-Multipliers.

01:13:01.776 --> 01:13:05.258
<v Kai Schweda>Und diese Technologie, da nimmt man eine sehr dünne Folie, bohrt Löcher rein

01:13:05.258 --> 01:13:12.563
<v Kai Schweda>und isoliert die oben und unten und spitzt diese Löcher an. Und in diesen Löchern

01:13:12.563 --> 01:13:13.743
<v Kai Schweda>entstehen sehr hohe Feldstärken.

01:13:14.184 --> 01:13:18.787
<v Kai Schweda>Das ist das Geniale an so einer Gemfolie. Die wurde am CERN erfunden und die

01:13:18.787 --> 01:13:20.518
<v Kai Schweda>haben uns diese riesigen Folien hergestellt.

01:13:23.063 --> 01:13:26.164
<v Kai Schweda>Die haben Quadratmeter Größe und die haben wir dann benutzt,

01:13:26.164 --> 01:13:30.546
<v Kai Schweda>um unsere Außerelektronik in Deutschland zu bauen. Also es wurde mit Gruppen

01:13:30.546 --> 01:13:33.788
<v Kai Schweda>aus München, Darmstadt und Frankfurt gemacht.

01:13:36.369 --> 01:13:39.711
<v Kai Schweda>Also nicht alles wird am CERN gemacht, aber vieles wird vorangeregtigt am CERN.

01:13:39.711 --> 01:13:45.333
<v Tim Pritlove>Okay. Jetzt stellt sich natürlich die Frage, was kommt bei raus?

01:13:45.333 --> 01:13:54.518
<v Tim Pritlove>Also was konnte denn mit Hilfe dieses Detektors und speziell eben dieser Bleikollisionen

01:13:54.518 --> 01:14:03.742
<v Tim Pritlove>und sozusagen der Betrachtung dieses Quark-Gluon-Plasmas herausgefunden werden über dieses Plasma?

01:14:04.482 --> 01:14:11.074
<v Tim Pritlove>Das ist ja so ein bisschen der Blick in die Zeit des Urknalls,

01:14:11.074 --> 01:14:16.291
<v Tim Pritlove>nicht unbedingt davor aber zumindest in dem Moment.

01:14:18.933 --> 01:14:25.177
<v Tim Pritlove>Welchen Erkenntnisgewinn konnte man bisher daraus ableiten, was hat sich daraus ergeben?

01:14:26.298 --> 01:14:30.421
<v Kai Schweda>Also die erste Frage, was man sich stellt, wie hoch ist die Temperatur von dem

01:14:30.421 --> 01:14:33.042
<v Kai Schweda>Ding, von dem Medium, das wir erzeugen?

01:14:33.083 --> 01:14:38.730
<v Kai Schweda>Und die Temperatur kann man messen, indem man sich die Lichtteilchen anschaut, die Sonne.

01:14:39.898 --> 01:14:46.724
<v Kai Schweda>Hat eine Temperatur in der Oberfläche von 6.000 Kelvin, 5.700 Grad Celsius.

01:14:46.724 --> 01:14:49.906
<v Kai Schweda>Und wenn ich einfach das Spektrum des Lichts anschaue, das hier auf der Erde

01:14:49.906 --> 01:14:54.269
<v Kai Schweda>ankommt, kann ich sofort auf die Temperatur der Oberfläche der Sonne schließen.

01:14:56.091 --> 01:14:59.113
<v Kai Schweda>Salopp kann man sagen, man schaut sich das Spektrum, man schaut sich an,

01:14:59.113 --> 01:15:02.516
<v Kai Schweda>wie viel kommt von der Farbe Grün an, wie viel kommt von der Farbe Rot an,

01:15:02.516 --> 01:15:04.638
<v Kai Schweda>wie viel kommt von der Farbe Blau an.

01:15:04.878 --> 01:15:07.720
<v Kai Schweda>Und dann habe ich, was die Physikern Plank-Spektrum nennen.

01:15:08.320 --> 01:15:12.463
<v Kai Schweda>Das hat die meiste Farbe, die die Sonne ausstrahlt, ist tatsächlich grün und

01:15:12.463 --> 01:15:14.985
<v Kai Schweda>dann kann ich sofort, das Planck Spektrum hat nur ein Parameter,

01:15:14.985 --> 01:15:19.147
<v Kai Schweda>das ist die Temperatur, kann ich sofort die Temperatur bestimmen und so machen

01:15:19.147 --> 01:15:22.670
<v Kai Schweda>wir das auch. Jetzt habe ich gesagt, die Sonne ist 6000 Kelvin heiß.

01:15:23.971 --> 01:15:28.253
<v Kai Schweda>Unser Medium ist 2 Billionen Kelvin oder Grad Celsius heiß.

01:15:28.894 --> 01:15:32.997
<v Kai Schweda>Das heißt, diese Wellenlänge verschiebt sich von dem optischen Spektrum,

01:15:32.997 --> 01:15:37.039
<v Kai Schweda>das unsere Sonne aussendet, in die harte Röntgenstrahlung.

01:15:37.500 --> 01:15:41.082
<v Kai Schweda>Also diese Photonen, die Lichtteilchen, die haben Milliarden von Elektronenvolt.

01:15:41.563 --> 01:15:44.545
<v Kai Schweda>Unser optisches Licht hat einen Elektronenvolt etwa.

01:15:45.386 --> 01:15:49.829
<v Kai Schweda>Und wenn man dieses Photon nachweist, also dieses Licht, das von der elektromagnetischen

01:15:49.829 --> 01:15:53.652
<v Kai Schweda>Strahlung des Quarkplasmas kommt, dann kann man die Temperatur bestimmen.

01:15:53.652 --> 01:15:56.034
<v Kai Schweda>Wir haben eine erste Messung, die ist noch nicht besonders genau.

01:15:56.034 --> 01:16:00.277
<v Kai Schweda>Wie gesagt, diese Photonen und Elektronen, das sind ganz seltene Teilchen,

01:16:00.277 --> 01:16:05.741
<v Kai Schweda>die muss ich da rauspicken auspicken, aus meinen zigtausend geladenen Teilchen

01:16:05.741 --> 01:16:07.663
<v Kai Schweda>oder anderen Teilchen, die da entstehen.

01:16:08.284 --> 01:16:11.086
<v Kai Schweda>Und dann gibt es noch andere Untergrundquellen, die auch Elektronen,

01:16:11.086 --> 01:16:15.089
<v Kai Schweda>Positronen oder Photonen erzeugen. Also ich will sagen, das ist eine sehr schwierige

01:16:15.089 --> 01:16:18.072
<v Kai Schweda>Messung, die sehr aufwendig ist, die sehr lange braucht, weil man sehr lange

01:16:18.072 --> 01:16:20.734
<v Kai Schweda>Daten nehmen muss, um das Signal zu extrahieren.

01:16:21.074 --> 01:16:24.377
<v Kai Schweda>Und da sehen wir, dass wir deutlich drüber sind über dieser Temperatur,

01:16:24.377 --> 01:16:27.199
<v Kai Schweda>die es braucht, um so einen Quarkblumenplasma zu erzeugen.

01:16:29.671 --> 01:16:30.912
<v Tim Pritlove>In dem beobachteten Experiment.

01:16:32.053 --> 01:16:32.874
<v Kai Schweda>Bei Alice.

01:16:33.454 --> 01:16:39.158
<v Tim Pritlove>Also man weiß deswegen, dass da eins ist. Ein Quark, Chlor und Plasma.

01:16:39.158 --> 01:16:41.139
<v Tim Pritlove>Das ist das, was einem die Gewissheit gibt?

01:16:43.901 --> 01:16:45.322
<v Kai Schweda>Ja, also Gewissheit.

01:16:46.183 --> 01:16:48.564
<v Tim Pritlove>Das war wieder so ein schlimmes Wort benutzt.

01:16:48.564 --> 01:16:53.868
<v Kai Schweda>Nein, das ist eine gute Frage. Was wir nicht haben ist eine Smoking Gun.

01:16:53.868 --> 01:16:57.511
<v Kai Schweda>Eine Smoking Gun ist, wenn ich einen abschieße und dann raucht mein Colt noch,

01:16:57.511 --> 01:17:00.353
<v Kai Schweda>dann weiß jeder, Der hat es getan.

01:17:00.914 --> 01:17:05.036
<v Kai Schweda>Das gibt es halt bei uns nicht. Und das liegt daran, wir versuchen nicht ein

01:17:05.036 --> 01:17:07.058
<v Kai Schweda>einzelnes Teilchen nachzuweisen, das zu rekonstruieren.

01:17:08.079 --> 01:17:11.421
<v Kai Schweda>Wir haben ein System, das aus sehr, sehr vielen Teilchen besteht,

01:17:11.421 --> 01:17:14.484
<v Kai Schweda>der sich sehr stark ausdehnt, dass der starken Wechselwirk unterliegt.

01:17:14.824 --> 01:17:19.808
<v Kai Schweda>Und da habe ich kollektive Phänomene und es gibt nicht ein einziges Signal,

01:17:19.808 --> 01:17:23.511
<v Kai Schweda>wo dann sofort alles klar ist, sondern man muss das beschreiben,

01:17:23.511 --> 01:17:26.493
<v Kai Schweda>dass das konsistent ist. eine Temperatur, die weit drüber ist.

01:17:26.813 --> 01:17:29.375
<v Kai Schweda>Auch bei den Hadronen können wir die Temperatur nachbestimmen.

01:17:31.277 --> 01:17:35.169
<v Kai Schweda>Wenn ich jetzt das weiterdenke, wenn ich Hadronen messe, also Pion,

01:17:35.169 --> 01:17:40.423
<v Kai Schweda>Proton, Kaon und so weiter, die sollte es ja nicht geben, wenn ich diese kritische

01:17:40.423 --> 01:17:41.544
<v Kai Schweda>Temperatur überschreite.

01:17:41.544 --> 01:17:44.646
<v Kai Schweda>Die sollten ja alle geschmolzen sein, weil ich da nur noch Quarks und Glon habe.

01:17:44.646 --> 01:17:48.769
<v Kai Schweda>Und genau das beobachten wir. Aber irgendwann hat sich das System so weit ausgedehnt,

01:17:48.769 --> 01:17:53.012
<v Kai Schweda>abgekühlt, dass wieder alles in normale Teilchen zerfällt.

01:17:53.012 --> 01:17:56.214
<v Kai Schweda>Und wir beobachten auch bei den stark wechselwirkenden Teilchen,

01:17:56.214 --> 01:17:59.836
<v Kai Schweda>dass die eben genau diese Grenztemperatur erreichen. Drüber könnten wir sie

01:17:59.836 --> 01:18:01.156
<v Kai Schweda>nicht beobachten, weil sie nicht existieren.

01:18:01.517 --> 01:18:06.920
<v Kai Schweda>Also die scheinen genau an der Phasengrenze, wo dieses Quark-Gluon-Plasma sich

01:18:06.920 --> 01:18:10.442
<v Kai Schweda>so stark abgekühlt hat, dass es wieder in normale hadronische Materie zerfällt.

01:18:11.863 --> 01:18:14.143
<v Kai Schweda>Und diese Hadronen, die wir beobachten, haben genau diese Grenztemperatur.

01:18:16.850 --> 01:18:21.472
<v Kai Schweda>Dann sind es andere kollektive Effekte. Wir sehen, wie stark das Medium expandiert.

01:18:21.933 --> 01:18:28.036
<v Kai Schweda>Was eine Entdeckung war, dass die schweren Quarks sehr viel Energie verlieren.

01:18:28.036 --> 01:18:31.138
<v Kai Schweda>Ich habe also eine Farbladung, das ist alles starke Wechselwirkung.

01:18:31.138 --> 01:18:35.781
<v Kai Schweda>Ich habe ein schweres Quark, ein Charmquark, das propagiert in diesem Medium

01:18:35.781 --> 01:18:37.342
<v Kai Schweda>und das verliert sehr viel Energie.

01:18:37.943 --> 01:18:40.984
<v Kai Schweda>Und das ist heute noch schwierig zu beschreiben für die Theorie,

01:18:40.984 --> 01:18:45.687
<v Kai Schweda>warum so schwere Quarks so viel Energie verloren im Quark-Gluon-Plasma.

01:18:48.910 --> 01:18:58.416
<v Tim Pritlove>Das heißt alles was jetzt hier herausfällt ist quasi Nährboden für Wissenschaftlergruppen,

01:18:58.416 --> 01:19:05.280
<v Tim Pritlove>die am Quark-Gluon-Plasma an sich theoretisch und hier sozusagen auch praktisch forschen.

01:19:06.502 --> 01:19:11.845
<v Kai Schweda>Ich denke, es ist fair zu sagen, dass unser Feld sehr stark experimentell getrieben

01:19:11.845 --> 01:19:15.848
<v Kai Schweda>ist. Das heißt, es gibt neue Detektor-Technologien, die eben neue,

01:19:15.848 --> 01:19:17.449
<v Kai Schweda>neuartige Messungen ermöglichen.

01:19:18.770 --> 01:19:20.951
<v Kai Schweda>Und die Theorie versucht das zu

01:19:20.951 --> 01:19:24.753
<v Kai Schweda>beschreiben und dann Erkenntnis über das Quark-Lungen-Plasma zu gewinnen.

01:19:25.793 --> 01:19:29.315
<v Kai Schweda>Also das ist anders an der Teilchenphysik. Das Higgs-Boson wurde 48 Jahre vor

01:19:29.315 --> 01:19:30.155
<v Kai Schweda>seiner Entdeckung vorhergesagt.

01:19:31.636 --> 01:19:34.918
<v Kai Schweda>Die Schwierigkeit war, möglichst viel Energie zu haben, einen großen Kollider,

01:19:34.918 --> 01:19:39.100
<v Kai Schweda>der auch dieses Teilchen erzeugen kann. Bei uns ist es, denke ich, eher umgekehrt.

01:19:40.120 --> 01:19:43.462
<v Kai Schweda>Das ist das Experiment, das den Fortschritt vorantreibt.

01:19:45.134 --> 01:19:49.416
<v Tim Pritlove>Weil man jetzt einfach Daten bekommt aus etwas, was sich sonst nicht so ohne

01:19:49.416 --> 01:19:52.497
<v Tim Pritlove>weiteres theoretisch beschreiben lässt, weil man es noch gar nicht,

01:19:52.497 --> 01:19:55.098
<v Tim Pritlove>sein Wesen noch gar nicht verstanden hat.

01:19:55.098 --> 01:19:58.299
<v Kai Schweda>Ja die Theorie ist eben schwierig. Ich habe versucht das mit der Schneefocke

01:19:58.299 --> 01:20:01.660
<v Kai Schweda>zu erklären. Wenn ich ein Einzelsteilchen isoliert betrachte,

01:20:01.660 --> 01:20:03.760
<v Kai Schweda>kann ich das sehr gut beschreiben theoretisch.

01:20:41.954 --> 01:20:48.539
<v Kai Schweda>Ja, also das Quark-Klonen-Plasma ist ein Teil von ALICE. Wir können mit diesen

01:20:48.539 --> 01:20:51.982
<v Kai Schweda>Kollisionen viel, viel mehr machen. Das tun wir auch. Das ist eine fantastische

01:20:51.982 --> 01:20:52.842
<v Kai Schweda>Teilchenquelle, ein Quark-Klonen-Plasma.

01:20:53.363 --> 01:20:57.366
<v Kai Schweda>Da kommen alle möglichen Teilchen raus, die es gibt. Die werden alle thermisch gekocht.

01:20:57.366 --> 01:21:03.390
<v Kai Schweda>Die springen da alle raus. Wir können zum Beispiel auch nach Antimaterie schauen,

01:21:03.390 --> 01:21:06.692
<v Kai Schweda>weil es wird genauso viel, die Energien sind so hoch beim Ladschadon-Kollider,

01:21:06.692 --> 01:21:09.414
<v Kai Schweda>dass wir genauso viel Materie wie Antimaterie erzeugen.

01:21:09.414 --> 01:21:13.498
<v Kai Schweda>Also es gibt aus den Kollisionen kommen genauso viel Proton raus wie Antiproton

01:21:13.498 --> 01:21:15.119
<v Kai Schweda>und es gibt noch andere Teilchen.

01:21:15.880 --> 01:21:17.200
<v Kai Schweda>Und zum Beispiel Anti-Alpha-Teilchen.

01:21:18.942 --> 01:21:22.094
<v Kai Schweda>Rutherford hat ja damals das Alpha-Teilchen genommen. Das ist ein Heliumkern,

01:21:22.094 --> 01:21:23.585
<v Kai Schweda>zwei Protonen, zwei Neutronen.

01:21:24.386 --> 01:21:27.348
<v Kai Schweda>Und dazu gibt es auch ein Anti-Teilchen, das wurde schon entdeckt.

01:21:28.269 --> 01:21:30.510
<v Kai Schweda>Das besteht aus zwei Antiprotonen, zwei Antineutronen.

01:21:31.671 --> 01:21:35.754
<v Kai Schweda>Und jetzt können wir diese Teilchen untersuchen und schauen,

01:21:35.794 --> 01:21:39.237
<v Kai Schweda>haben die genau die gleiche Masse, das Teilchen und das Antiteilchen.

01:21:39.418 --> 01:21:44.842
<v Kai Schweda>Das ist eine fundamentale Vorhersage von jeder Theorie im Standardmodell der

01:21:44.842 --> 01:21:49.605
<v Kai Schweda>Teilchenphysik, dass Teilchen und Antiteilchen gleich schwer sind und gleiche Lebensdauer haben.

01:21:49.605 --> 01:21:53.068
<v Kai Schweda>Wenn das nicht so wäre, hätten wir eine große Krise in der theoretischen Physik.

01:21:53.408 --> 01:21:54.569
<v Kai Schweda>Also niemand glaubt das.

01:21:55.050 --> 01:21:58.032
<v Kai Schweda>Das heißt aber, wir müssen das testen. Und das können wir in ALICE,

01:21:58.032 --> 01:22:01.354
<v Kai Schweda>wenn wir das testen mit den Daten, die wir jetzt die nächsten zehn Jahre nehmen.

01:22:01.354 --> 01:22:02.475
<v Kai Schweda>Wir nehmen deutlich mehr Daten.

01:22:02.776 --> 01:22:08.180
<v Kai Schweda>Wir haben jetzt letztes Jahr, im ersten Jahr schon in Proton-Proton-Kollisionen,

01:22:08.180 --> 01:22:12.804
<v Kai Schweda>300 Mal mehr Daten aufgezeichnet, als wir die ganzen zehn Jahre davor aufgezeichnet haben.

01:22:12.804 --> 01:22:14.825
<v Kai Schweda>Nur um so einen Geschmack dafür

01:22:14.825 --> 01:22:18.028
<v Kai Schweda>zu kriegen, welche irren Datenraten unser Detektor jetzt verdauen kann.

01:22:18.468 --> 01:22:22.932
<v Kai Schweda>Und da wollen wir zum Beispiel diese Teilchen-Antiteilchen-Symmetrie untersuchen

01:22:22.932 --> 01:22:23.652
<v Kai Schweda>für Anti-Alpha-Teilchen.

01:22:26.418 --> 01:22:28.479
<v Tim Pritlove>Um diesen permanenten Test des Standardmodells durchzuführen.

01:22:30.361 --> 01:22:36.585
<v Tim Pritlove>Passt das Modell eigentlich wirklich so gut wie wir denken oder haben wir irgendwo nochmal einen Flaw?

01:22:36.585 --> 01:22:39.887
<v Tim Pritlove>Aber ist schon irgendwas damit bestätigt worden oder ist es sozusagen,

01:22:39.887 --> 01:22:43.509
<v Tim Pritlove>es konnte nur bisher nicht widerlegt werden? Wie muss man das so definieren?

01:22:44.470 --> 01:22:49.253
<v Kai Schweda>Niemand erwartet ernsthaft, dass wir jetzt einen Unterschied sehen,

01:22:49.253 --> 01:22:53.196
<v Kai Schweda>aber man soll, Steven Weinberg hat das mal gesagt, den ich sehr verehre,

01:22:53.196 --> 01:22:56.198
<v Kai Schweda>der leider letztes Jahr gestorben ist, ein großer theoretischer Physiker,

01:22:56.198 --> 01:22:59.200
<v Kai Schweda>schauen, wo niemand vorher geschaut hat. Das können wir auch,

01:22:59.200 --> 01:23:00.581
<v Kai Schweda>diese Möglichkeit haben wir in ALICE.

01:23:01.042 --> 01:23:05.404
<v Kai Schweda>Wir haben zum Beispiel das schon gemacht für Deuteron und Helium-3-Kerne.

01:23:06.205 --> 01:23:10.608
<v Kai Schweda>Da haben wir die Teile, ein Deuteron ist ein Proton und ein Neutron und Helium-3

01:23:10.608 --> 01:23:13.710
<v Kai Schweda>ist zwei Antiprotonen und nur ein Antineutron.

01:23:14.091 --> 01:23:17.994
<v Kai Schweda>Da haben wir schon gezeigt, dass wir Massendifferenzen messen können.

01:23:17.994 --> 01:23:20.656
<v Kai Schweda>Mit guter Genauigkeit haben wir das veröffentlicht. Und der nächste Schritt

01:23:20.656 --> 01:23:23.598
<v Kai Schweda>ist einfach mit mehr Daten können wir dann zu schwereren Kernen gehen.

01:23:24.639 --> 01:23:28.301
<v Kai Schweda>Also es ist noch nichts, wir haben noch nichts gefunden, das dem Standardmodell widerspricht.

01:23:29.522 --> 01:23:31.943
<v Kai Schweda>Du hättest das in der Zeitung schon oder im Fernsehen gesehen.

01:23:34.085 --> 01:23:38.868
<v Tim Pritlove>Mit Sicherheit. Aber was ist denn schon an Erkenntnissen herausgekommen,

01:23:38.868 --> 01:23:45.682
<v Tim Pritlove>wovon ich auch noch nichts mitbekommen habe? Was sind so die grundlegenden Erkenntnisse,

01:23:45.682 --> 01:23:48.734
<v Tim Pritlove>die Alice abgeworfen hat?

01:23:48.734 --> 01:23:52.757
<v Kai Schweda>Zum Beispiel die Teilchen haben eine bestimmte Lebensdauer und wir können,

01:23:52.757 --> 01:23:55.739
<v Kai Schweda>weil unser Detektor so präzise ist, zum ersten Mal werden ja alle möglichen

01:23:55.739 --> 01:23:58.281
<v Kai Schweda>Teilchen erzeugt bei uns in dieser Bleiblei-Kollision.

01:24:00.022 --> 01:24:03.965
<v Kai Schweda>Wir können dann Teilchen mit sehr hoher Genauigkeit, deren Masse oder Lebensdauer

01:24:03.965 --> 01:24:05.806
<v Kai Schweda>auch messen. Wir haben jetzt gerade das Lambda-Baryon untersucht.

01:24:06.747 --> 01:24:12.311
<v Kai Schweda>Das ist ein Neutron, wo ich ein leichtes Quark rausnehme und dafür ein bisschen

01:24:12.311 --> 01:24:14.153
<v Kai Schweda>schwereres, das Strange-Quark, reintue.

01:24:15.694 --> 01:24:19.577
<v Kai Schweda>Und diese Lebensdauer hat eine bestimmte experimentelle Präzision und wir haben

01:24:19.577 --> 01:24:20.877
<v Kai Schweda>das um einen Faktor 3 verbessert.

01:24:21.158 --> 01:24:26.281
<v Kai Schweda>Also man weiß jetzt auch dreimal mehr, welche Lebensdauer dieses Lambda Teilchen hat.

01:24:26.542 --> 01:24:31.065
<v Kai Schweda>Das kann man jetzt in einen Kernverband einbauen, in einen Deuteron zum Beispiel.

01:24:31.065 --> 01:24:35.428
<v Kai Schweda>Und da gab es 50 Jahre lang Spekulationen, ob das, wenn das jetzt dieses Lambda

01:24:35.428 --> 01:24:39.971
<v Kai Schweda>Baryon gebunden ist, also ein Neutron mit einem schweren Quark,

01:24:39.971 --> 01:24:42.932
<v Kai Schweda>einem Strange Quark, ob das dann die Lebensdauer beeinflusst.

01:24:43.413 --> 01:24:46.235
<v Kai Schweda>Und da gab es die letzten 50 Jahre viele, viele Experimente,

01:24:46.235 --> 01:24:49.177
<v Kai Schweda>die was gesehen haben, die keinen Unterschied gesehen haben und das haben wir

01:24:49.177 --> 01:24:50.858
<v Kai Schweda>jetzt auch entscheidend beantwortet, die Frage.

01:24:52.099 --> 01:24:55.779
<v Kai Schweda>Dieses Lebensdauer ist die gleiche im Kernverbund von einem Deuteron wie für

01:24:55.779 --> 01:24:56.499
<v Kai Schweda>ein Freies Lambda-Teilchen.

01:24:56.840 --> 01:25:02.941
<v Kai Schweda>Also es sind einfach Präzisionsmessungen, die gehen dann auch in die Bibel der

01:25:02.941 --> 01:25:07.802
<v Kai Schweda>Teilchenphysik ein, weil alle Teilchen, die man kennt, sind gelistet in einem Particle Data Book.

01:25:08.202 --> 01:25:13.364
<v Kai Schweda>Das wird jedes Jahr auf den neuesten Stand gebracht und da haben wir als eine

01:25:13.364 --> 01:25:18.185
<v Kai Schweda>Messung beigetragen, die dreimal genauer ist als alle anderen Experimente zuvor.

01:25:20.951 --> 01:25:26.135
<v Tim Pritlove>Was sind denn jetzt, also das ist natürlich für die Wissenschaft super spannend,

01:25:26.135 --> 01:25:30.718
<v Tim Pritlove>solche Detailupdates und so ein permanentes Verbessern eines Verzeichnisses

01:25:30.718 --> 01:25:31.718
<v Tim Pritlove>aller wesentlichen Eigenschaften.

01:25:33.120 --> 01:25:40.284
<v Tim Pritlove>Was sind so die großen Fragen, die durch die Arbeit mit Alice touchiert werden?

01:25:41.465 --> 01:25:49.170
<v Kai Schweda>Ja, das ist die zugrundelegende Theorie, das ist eine relativistische Quantenfeldtheorie,

01:25:49.170 --> 01:25:51.432
<v Kai Schweda>die die starke Wechselwirkung beschreibt. Die so beschreibt,

01:25:51.432 --> 01:25:54.534
<v Kai Schweda>wie Quarks und Gluten miteinander, sich zueinander verhalten,

01:25:54.534 --> 01:25:55.974
<v Kai Schweda>wie die wechselwirken, das ist die Quanten-Chromodynamik.

01:25:56.775 --> 01:26:01.297
<v Kai Schweda>Es gibt die Quanten-Elektrodynamik, die beschreibt eben die elektromagnetische

01:26:01.297 --> 01:26:05.340
<v Kai Schweda>Wechselwirkung auf dem Quantenniveau und ist relativistisch korrekt.

01:26:05.340 --> 01:26:07.741
<v Kai Schweda>Und so gibt es in der starken Wechselwirkung die Quanten-Chromodynamik.

01:26:08.862 --> 01:26:12.363
<v Tim Pritlove>Da kommt das auch mit der Farbe her, wir haben ja vorhin schon darüber gesprochen,

01:26:12.363 --> 01:26:16.306
<v Tim Pritlove>das ist natürlich nicht so, dass wir hier von Farben reden, sondern das ist

01:26:16.306 --> 01:26:23.650
<v Tim Pritlove>ein Bild, um einfach Zusammenhänge dieser Teilchen, also der Wechselwirkung

01:26:23.650 --> 01:26:26.171
<v Tim Pritlove>zu beschreiben, also Eigenschaften davon zu beschreiben.

01:26:26.851 --> 01:26:30.814
<v Tim Pritlove>Und wahrscheinlich weil mal wieder nichts anderes im Regal zu greifen war,

01:26:30.814 --> 01:26:34.517
<v Tim Pritlove>hat man gesagt, dann nehmen wir jetzt einfach Farben und deswegen heißt es auch Chromo.

01:26:35.057 --> 01:26:38.799
<v Kai Schweda>Ganz genau. Also es ist streng genommen die Farbladung, genau wie die elektrische

01:26:38.799 --> 01:26:42.142
<v Kai Schweda>Ladung die Ursache der elektromagnetischen Kraft ist, so ist die Farbladung

01:26:42.142 --> 01:26:43.062
<v Kai Schweda>die Ursache der Farbladung.

01:26:43.062 --> 01:26:45.224
<v Tim Pritlove>Ja, man hätte jetzt auch ein anderes Bild nehmen können als Farbe,

01:26:45.224 --> 01:26:46.845
<v Tim Pritlove>aber das ist es einfach geworden.

01:26:46.845 --> 01:26:50.607
<v Kai Schweda>Ja, aber das weißt du wahrscheinlich, das kommt daher, weil die Quarks in drei,

01:26:50.607 --> 01:26:55.631
<v Kai Schweda>um einen Proton zu machen brauche ich drei Quarks, um einen Neutron zu machen

01:26:55.631 --> 01:26:56.591
<v Kai Schweda>brauche ich drei Quarks.

01:26:56.652 --> 01:27:01.095
<v Kai Schweda>Da hat man gesagt, also zwei Quarks geht nicht. Es geht ein Quark und ein Antiquark,

01:27:01.095 --> 01:27:05.789
<v Kai Schweda>das heißt diese Farbladung, das Quark hat Rot, Gelb oder Grün,

01:27:05.789 --> 01:27:11.123
<v Kai Schweda>die kann man auch 1, 2, 3 nennen oder wie auch immer, dass die drei Farben im

01:27:11.123 --> 01:27:14.085
<v Kai Schweda>Proton, die drei verschiedenen Farben im Proton,

01:27:15.480 --> 01:27:19.542
<v Kai Schweda>Farben, die ein Proton haben kann, müssen sich so addieren, dass es farbneutral ist.

01:27:20.864 --> 01:27:21.905
<v Tim Pritlove>Also rot, grün, blau.

01:27:21.905 --> 01:27:25.047
<v Kai Schweda>Rot, grün, blau, aber eigentlich nach der Farbenlehre ist es nicht rot,

01:27:25.047 --> 01:27:29.201
<v Kai Schweda>grün, blau, sondern rot, gelb, blau oder umgekehrt. Auf jeden Fall hat man das,

01:27:29.201 --> 01:27:32.653
<v Kai Schweda>genau wie du sagst, versucht anschaulich zu machen. Warum habe ich jetzt drei

01:27:32.653 --> 01:27:34.735
<v Kai Schweda>und nicht zwei oder sieben?

01:27:35.136 --> 01:27:39.579
<v Kai Schweda>Und das kann man mit den Spektralfarben sehr gut erklären, dass dann immer eine weiße Farbe rauskommt.

01:27:39.579 --> 01:27:45.943
<v Tim Pritlove>Ok, aber das ist sozusagen, man will die starke Kernkraft besser verstehen,

01:27:45.943 --> 01:27:48.926
<v Tim Pritlove>man weiß die kommen einfach in Dreiergruppen, also muss es dann irgendeiner

01:27:48.926 --> 01:27:52.308
<v Tim Pritlove>Form Eigenschaften geben, die dafür sorgen, dass es immer drei sein müssen.

01:27:52.768 --> 01:27:56.531
<v Kai Schweda>Und was wir gut verstehen theoretisch, also nicht ich, sondern meine Freunde

01:27:56.531 --> 01:28:01.354
<v Kai Schweda>aus der Theorie, ist eben, wenn man isolierte Prozesse bei sehr hohen Energien

01:28:01.354 --> 01:28:03.356
<v Kai Schweda>anschaut, dann kann man das sehr genau berechnen.

01:28:04.156 --> 01:28:07.979
<v Kai Schweda>Wir machen eine störungstheoretische Rechnung und kann die Experimente beschreiben.

01:28:07.979 --> 01:28:12.242
<v Kai Schweda>Was wir in ALICE machen, ist, wir gucken uns die Vielteilchenaspekte an.

01:28:12.242 --> 01:28:15.765
<v Kai Schweda>Also nicht ein isoliertes Teilchen, ein isoliertes Quark, sondern sehr,

01:28:15.765 --> 01:28:20.188
<v Kai Schweda>sehr viele Teilchen. Sehr viele Quarks und Gluren in verschiedenen Farben,

01:28:20.188 --> 01:28:21.789
<v Kai Schweda>schwere Quarks, leichte Quarks.

01:28:22.210 --> 01:28:26.833
<v Kai Schweda>Und wir versuchen die Vielteilchenaspekte der starken Wechselwirkung zu untersuchen

01:28:26.833 --> 01:28:29.214
<v Kai Schweda>und experimentell präzise zu bestimmen.

01:28:29.785 --> 01:28:34.058
<v Kai Schweda>Und das ist, was wir noch sehr wenig verstehen, obwohl es da sehr großen Aufwand

01:28:34.058 --> 01:28:36.400
<v Kai Schweda>gibt in der Theorie. Es ist also noch ein recht junges Feld,

01:28:36.400 --> 01:28:38.121
<v Kai Schweda>da kommen wir zurück zu der Schneeflocke.

01:28:38.801 --> 01:28:41.822
<v Kai Schweda>Ich kann die Quantenelektrodynamik nehmen, ich kann damit aber nicht ausrechnen,

01:28:41.822 --> 01:28:47.305
<v Kai Schweda>welche Form eine Schneeflocke hat, weil sehr sehr viele Teilchen daran teilnehmen

01:28:47.305 --> 01:28:53.368
<v Kai Schweda>und dann gibt es auch neue Effekte, die man erst mal so nicht in den elementaren Gleichungen sieht.

01:28:54.609 --> 01:29:01.252
<v Tim Pritlove>Und gibt's hier auch eine Perspektive so die die großen Fragezeichen der Physik

01:29:01.252 --> 01:29:03.633
<v Tim Pritlove>in irgendeiner Form zu bespielen,

01:29:03.633 --> 01:29:11.107
<v Tim Pritlove>das was so auch die Kosmologie vor allem irre macht mit dunkler Materie und dunkler Energie,

01:29:11.107 --> 01:29:14.419
<v Tim Pritlove>also ich meine wenn wir hier mit diesem Quark-Luhren-Plasma sozusagen an der,

01:29:14.419 --> 01:29:21.564
<v Tim Pritlove>Ich weiß nicht, ob ich Geburt sagen soll,

01:29:21.564 --> 01:29:27.408
<v Tim Pritlove>aber zumindest an diesem Urknall, diesem sehr besonderen Moment,

01:29:27.408 --> 01:29:33.032
<v Tim Pritlove>wenn wir da sozusagen in dieser Ursuppe herumforschen, lässt sich daraus irgendetwas

01:29:33.032 --> 01:29:38.395
<v Tim Pritlove>ableiten für das, was wir heute im All sehen und uns noch nicht erklären können.

01:29:38.896 --> 01:29:43.699
<v Kai Schweda>Ja, alles kann was dazu beitragen und hat beigetragen zur dunklen Materie.

01:29:44.219 --> 01:29:47.380
<v Kai Schweda>Dunkle Materie ist dunkel, das heißt wir sehen sie nicht, die strahlt nicht

01:29:47.380 --> 01:29:49.340
<v Kai Schweda>elektromagnetisch, die sendet kein Licht aus.

01:29:50.421 --> 01:29:56.342
<v Kai Schweda>Und wir wissen nur von ihrer Existenz, weil wir sehen wie die sich gravitativ

01:29:56.342 --> 01:29:59.303
<v Kai Schweda>verhält. Also die beeinflusst andere Objekte um sich herum.

01:29:59.703 --> 01:30:03.104
<v Tim Pritlove>Die Menschen sind nur Materie, obwohl wir ja auch nicht sicher sind, ob es welche ist.

01:30:05.998 --> 01:30:09.020
<v Kai Schweda>Also es ist nicht Energie, es ist nicht nur Energie, es ist auch Materie.

01:30:09.640 --> 01:30:12.742
<v Kai Schweda>Aber gut eigentlich wissen wir gar nichts was dunkle Materie ist.

01:30:12.742 --> 01:30:16.545
<v Tim Pritlove>Es tut das, was normalerweise nur Materie tut. Man sieht sie nicht deswegen

01:30:16.545 --> 01:30:19.567
<v Tim Pritlove>nennt man sie dunkle Materie, aber es könnte sich ja auch herausstellen,

01:30:19.567 --> 01:30:24.070
<v Tim Pritlove>dass es was komplett anderes ist, was die Gravitation mit beeinflusst.

01:30:24.411 --> 01:30:28.324
<v Kai Schweda>Ja, also wenn du mich fragst, das ist aber meine persönliche Meinung,

01:30:28.324 --> 01:30:33.657
<v Kai Schweda>dunkle Materie ist eine Umschreibung für unsere komplette Unkenntnis, für was das ist.

01:30:34.238 --> 01:30:39.041
<v Kai Schweda>Ich glaube das ist ganz okay. Es gibt ja auch Leute, die versuchen die Gleichung

01:30:39.041 --> 01:30:43.805
<v Kai Schweda>der Gravitation so zu ändern, dass man gar keinen neuen Materieterm findet,

01:30:43.805 --> 01:30:44.885
<v Kai Schweda>aber das hat eigene Probleme.

01:30:46.987 --> 01:30:50.389
<v Kai Schweda>Also, das Standardmodell der Teilchenphysik, das hat was dazu zu sagen,

01:30:50.389 --> 01:30:55.172
<v Kai Schweda>nicht das Standardmodell, sondern die erste, die minimale supersymmetrische Erweiterung.

01:30:55.172 --> 01:31:01.477
<v Kai Schweda>Das heißt, das hat man ja bevor der LHC angeschaltet wurde, gab es ja große

01:31:01.477 --> 01:31:06.661
<v Kai Schweda>Hoffnung, dass die sogenannte Supersymmetrie verwirklicht ist in der Natur.

01:31:06.661 --> 01:31:09.863
<v Kai Schweda>Das heißt, es gibt also eine Theorie, die sagt, okay, für alle Teilchen,

01:31:09.863 --> 01:31:15.047
<v Kai Schweda>die wir jetzt im Standardmodell haben, gibt es ein korrespondierendes supersymmetrisches

01:31:15.047 --> 01:31:18.178
<v Kai Schweda>Teilchen, das viel schwerer ist. Zum Beispiel gibt es zum Elektron ein s-Elektron.

01:31:20.991 --> 01:31:25.794
<v Kai Schweda>Oder zum Neutrino gibt es ein Neutralino. Also man verdoppelt den Teilchen so,

01:31:25.794 --> 01:31:26.294
<v Kai Schweda>der Elementarteilchen.

01:31:28.076 --> 01:31:30.437
<v Kai Schweda>Die müssen viel schwerer sein, sonst hätten wir sie schon gesehen.

01:31:30.437 --> 01:31:33.300
<v Kai Schweda>Und das war die große Hoffnung, als der Large Hadron Collider losging.

01:31:33.300 --> 01:31:35.041
<v Kai Schweda>Bisher hat man noch keine gesehen.

01:31:35.762 --> 01:31:37.843
<v Kai Schweda>Und ich glaube die Hoffnung ist ein bisschen am schwinden.

01:31:38.584 --> 01:31:43.407
<v Kai Schweda>Deshalb gucken wir trotzdem danach. Und was wir gemacht haben in ALICE ist,

01:31:43.407 --> 01:31:45.829
<v Kai Schweda>wir können dazu einen wichtigen Beitrag liefern.

01:31:46.250 --> 01:31:52.094
<v Kai Schweda>Zum Beispiel das Experiment EMS, das Alpha Magnet Spektrometer,

01:31:52.094 --> 01:31:56.177
<v Kai Schweda>das auf der internationalen Raumstation Daten nimmt.

01:31:56.298 --> 01:32:00.720
<v Kai Schweda>Das guckt zum Beispiel nach Anti-Kernen, zum Beispiel nach Anti-Helium-3-Kernen.

01:32:01.681 --> 01:32:06.204
<v Kai Schweda>Zwei Antiprotonen, ein Antineutron. Und dann ist die Frage, die haben noch keinen,

01:32:06.204 --> 01:32:07.905
<v Kai Schweda>zumindest nicht veröffentlicht, nachgewiesen.

01:32:08.966 --> 01:32:12.969
<v Kai Schweda>Wenn die jetzt Anti-Helium-3 sehen, also ein Anti-Kern, recht schwerer,

01:32:12.969 --> 01:32:16.552
<v Kai Schweda>schwerer als das Proton zum Beispiel. Immer noch ein leichter Kern, okay.

01:32:17.552 --> 01:32:20.794
<v Kai Schweda>Dann ist die Frage, wo kommt das her? Und das könnte zum Beispiel von Prozessen

01:32:20.794 --> 01:32:24.637
<v Kai Schweda>kommen, von einem supersymmetrischen Teilchen, dem Neutralino.

01:32:24.978 --> 01:32:31.161
<v Kai Schweda>Das Neutralino ist elektrisch neutral, nimmt also nicht an der elektromagnetischen Wechselwirkung teil.

01:32:31.502 --> 01:32:34.624
<v Kai Schweda>Es ist das leichteste supersymmetrische Teilchen. Das heißt,

01:32:34.624 --> 01:32:39.907
<v Kai Schweda>alle anderen Teilchen müssen irgendwann in Richtung dieses Neutralinos zerfallen sein.

01:32:39.907 --> 01:32:47.192
<v Kai Schweda>Die wurden am Urknall entdeckt, erzeugt und das Neutralino ist stabil.

01:32:47.192 --> 01:32:49.753
<v Kai Schweda>Das heißt, es kann auch nicht in Standardmodellteilchen zerfallen.

01:32:50.674 --> 01:32:55.057
<v Kai Schweda>Das heißt, wenn es die wirklich gibt und das ist der Ansatz dunkler Materie

01:32:55.057 --> 01:32:59.141
<v Kai Schweda>mit der Teilchenphysik zu erklären, Dann wurden die möglicherweise beim Urknall

01:32:59.141 --> 01:33:04.949
<v Kai Schweda>erzeugt und bevölkern zum Beispiel den Balg unserer Galaxie.

01:33:06.030 --> 01:33:10.092
<v Kai Schweda>Und es stellt sich heraus, die Neutralinos sind auch ihr eigenes Antiteilchen.

01:33:10.793 --> 01:33:14.036
<v Kai Schweda>Das heißt, die zerfallen zwar nicht, wenn ich aber viele Neutralinos habe,

01:33:14.036 --> 01:33:19.220
<v Kai Schweda>kannst du mir noch folgen, dann können die sich miteinander vernichten und würden

01:33:19.220 --> 01:33:21.141
<v Kai Schweda>auch schwere Antikerne erzeugen.

01:33:21.141 --> 01:33:29.408
<v Kai Schweda>Das heißt also ein Antihelium-3-Kern im Weltall wäre ein Signal für die Vernichtung

01:33:29.408 --> 01:33:34.472
<v Kai Schweda>von zwei supersymmetrischen Teilchen, die Kandidaten für dunkle Materie sind.

01:33:35.432 --> 01:33:40.436
<v Kai Schweda>Und wir haben bestimmt, wenn dieses Teilchen irgendwo weit weg von uns in der

01:33:40.436 --> 01:33:44.979
<v Kai Schweda>Galaxie erzeugt wird, ob das überhaupt bei der Internationalen Space Station ankommen würde.

01:33:45.439 --> 01:33:48.822
<v Kai Schweda>Also wir haben mit diesen Antihelium-3-Kernen, die aus unserem Quark-Lum-Plasma

01:33:48.822 --> 01:33:51.904
<v Kai Schweda>kommen, haben wir bestimmt, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist,

01:33:51.904 --> 01:33:58.768
<v Kai Schweda>dass so ein Teilchen absorbiert wird auf seinem Weg vom Balg der Galaxie bis

01:33:58.768 --> 01:34:00.210
<v Kai Schweda>zur Internationalen Space Station.

01:34:00.210 --> 01:34:04.392
<v Kai Schweda>Wir haben festgestellt, dass unsere Galaxie recht transparent ist dafür.

01:34:04.392 --> 01:34:09.416
<v Kai Schweda>Also drei Viertel aller Antihelium-Dreikerne kommen noch an, wenn es die gibt.

01:34:09.816 --> 01:34:14.099
<v Kai Schweda>Wenn es die gibt, also wenn AMS das sieht, wäre das ein wunderbares Signal.

01:34:14.960 --> 01:34:17.782
<v Tim Pritlove>Ich habe zu AMS auch schon eine Raumzeitfolge gemacht, Nummer 38,

01:34:17.782 --> 01:34:22.245
<v Tim Pritlove>das ist jetzt schon eine Weile her. Also das Ding ist jetzt schon seit ein paar

01:34:22.245 --> 01:34:26.307
<v Tim Pritlove>Jahren in Betrieb. Ist denn da überhaupt schon was Interessantes bei herausgekommen,

01:34:26.307 --> 01:34:29.129
<v Tim Pritlove>was sich mit der Arbeit von Ellis kombinieren lässt?

01:34:30.271 --> 01:34:33.713
<v Kai Schweda>Ja, die haben genau diese Teichensprecken gemessen und es zeigt sich,

01:34:33.713 --> 01:34:39.437
<v Kai Schweda>die Protonen sind, es gibt ja auch kosmische Strahlung, die auf unsere Atmosphäre

01:34:39.437 --> 01:34:41.199
<v Kai Schweda>trifft, da kommen auch Antiprotonen raus.

01:34:41.199 --> 01:34:46.222
<v Kai Schweda>Das heißt die Antiprotonen und die bisschen schwereren Antideuterungen, die sind wohl nicht gut.

01:34:46.763 --> 01:34:49.925
<v Kai Schweda>Der Untergrund, auch diese Prozesse haben wir gemessen, die kosmische Strahlung

01:34:49.925 --> 01:34:55.149
<v Kai Schweda>trifft ja auf ruhende Kerne in unserer Atmosphäre und die Energie am LHC ist ein Kollider.

01:34:55.210 --> 01:34:59.471
<v Kai Schweda>Das heißt, was wir am LHC haben, trifft zufällig genau die Energie,

01:34:59.471 --> 01:35:01.732
<v Kai Schweda>die die kosmische Strahlung im Schwerpunktsystem macht.

01:35:01.732 --> 01:35:05.353
<v Kai Schweda>Und da haben wir auch Produktionsraten von Antiproton, Antideuteron,

01:35:05.353 --> 01:35:09.435
<v Kai Schweda>also von Antikernen gemessen, was dann der Untergrund für solche Messungen ist.

01:35:09.435 --> 01:35:11.936
<v Kai Schweda>Also es gibt einen Untergrund und es gibt ein Signal von der Neutralino-Vernichtungsstrahlung.

01:35:16.798 --> 01:35:20.699
<v Kai Schweda>Und daraus schließen wir das mit Antihelium 3, wenn man ein gutes Signal extrahieren

01:35:20.699 --> 01:35:21.599
<v Kai Schweda>kann, wenn es das eins gibt.

01:35:22.804 --> 01:35:25.816
<v Tim Pritlove>Das heißt es gibt da noch keine Smoking Gun für die dunkle Materie,

01:35:25.816 --> 01:35:26.926
<v Tim Pritlove>das ist alles noch Theorie?

01:35:28.348 --> 01:35:33.931
<v Tim Pritlove>Ja natürlich, sonst hättest du davon gehört.

01:35:34.412 --> 01:35:37.634
<v Kai Schweda>Es gibt aber auch andere Ansätze für dunkle Materie, schwarze Löcher,

01:35:37.634 --> 01:35:41.277
<v Kai Schweda>mini schwarze Löcher, die überall sind im Universum. Also das ist sehr sehr

01:35:41.277 --> 01:35:42.898
<v Kai Schweda>aktuell natürlich momentan.

01:35:42.898 --> 01:35:49.843
<v Tim Pritlove>Ja man ist sich auf jeden Fall nicht einig. Bin sehr gespannt ob da demnächst nochmal was kommt.

01:35:49.883 --> 01:35:51.384
<v Kai Schweda>Das zeigt ja, dass es spannend ist.

01:35:51.384 --> 01:35:58.399
<v Tim Pritlove>Ich habe noch so eine Erinnerung, dass auch die Theorien, die hinter Neutronensternen

01:35:58.399 --> 01:36:03.133
<v Tim Pritlove>stehen, mit diesem Quark, Gluon, Plasma zu tun haben.

01:36:06.616 --> 01:36:10.348
<v Kai Schweda>Ja, die Frage ist, als man nur Protonen und Neutronen kannte,

01:36:10.348 --> 01:36:16.563
<v Kai Schweda>da haben die Herren Oppenheimer und Volkow schon in den 1930er Jahren gezeigt,

01:36:16.563 --> 01:36:21.747
<v Kai Schweda>Man nimmt einfach die Kernmaterie, die Eigenschaften, wie stark lässt sich Kernmaterie komprimieren.

01:36:24.229 --> 01:36:28.272
<v Kai Schweda>Und irgendwann, die Kernmaterie zieht sich natürlich an, aber irgendwann stoßen

01:36:28.272 --> 01:36:32.275
<v Kai Schweda>die zusammen und dann kann man die nicht weiter komprimieren.

01:36:32.275 --> 01:36:36.979
<v Kai Schweda>Und das ist das, was einen Neutronenstern stabilisiert gegen den gravitativen

01:36:36.979 --> 01:36:41.022
<v Kai Schweda>Kollaps. Also der Neutronenstern hat ja 1,5 Sonnenmassen oder so,

01:36:41.022 --> 01:36:42.343
<v Kai Schweda>also im Bereich der Sonnenmasse.

01:36:46.797 --> 01:36:50.669
<v Kai Schweda>Und wenn die Kernfusion beendet ist, gibt es keinen thermodynamischen Druck,

01:36:50.669 --> 01:36:53.151
<v Kai Schweda>der diesen gravitativen Kollaps auffällt.

01:36:53.752 --> 01:36:57.414
<v Kai Schweda>Das heißt, der Stern fällt in sich zusammen, aber die Kernmaterie stabilisiert,

01:36:57.414 --> 01:37:00.337
<v Kai Schweda>die Inkompressibilität der Kernmaterie stabilisiert diesen Neutronenstern.

01:37:01.898 --> 01:37:05.861
<v Kai Schweda>Und die Herren Oppenheimer, Volkow und Tolman, denke ich, die haben einfach

01:37:05.861 --> 01:37:08.643
<v Kai Schweda>sich die Struktur der Kernmaterie hergenommen und gesagt, Okay,

01:37:08.643 --> 01:37:14.608
<v Kai Schweda>maximal kann ich mit gewöhnlicher Kernmaterie Neutronensternen bis 1,8 Sonnenmassen stabilisieren.

01:37:14.608 --> 01:37:17.770
<v Kai Schweda>Wenn der schwerer ist, kollabiert der und wird zum schwarzen Loch.

01:37:18.370 --> 01:37:21.072
<v Kai Schweda>Jetzt hat man vor zehn Jahren gefunden, es gibt Neutronensterne,

01:37:21.072 --> 01:37:22.733
<v Kai Schweda>die haben ein bisschen mehr Masse.

01:37:22.733 --> 01:37:29.065
<v Kai Schweda>Und die Frage ist, was verhindert, dass diese Neutronensterne in sich zusammenstürzen

01:37:29.065 --> 01:37:32.380
<v Kai Schweda>und ein schwarzes Loch binden? Was stabilisiert die gegen den Kollaps?

01:37:32.380 --> 01:37:35.703
<v Kai Schweda>Und das können nicht nur Neutronen und die Neutronen sein.

01:37:35.723 --> 01:37:40.328
<v Kai Schweda>Das kann ein Quarkblumenlastmal sein oder nur die Quarks, dass man eben keine

01:37:40.328 --> 01:37:43.652
<v Kai Schweda>Neutronen hat, sondern so eine Quarksuppe im inneren Kern von den Neutronen

01:37:43.652 --> 01:37:45.614
<v Kai Schweda>schneiden. Ist aber alles spekulativ.

01:37:45.935 --> 01:37:46.695
<v Tim Pritlove>Alles noch Spekulation.

01:37:51.108 --> 01:37:54.750
<v Tim Pritlove>Ja, jetzt könnte ich fragen, haben wir noch was vergessen? Haben wir unter Garantie.

01:37:55.772 --> 01:37:57.193
<v Tim Pritlove>Es gibt ja viele Details.

01:38:01.597 --> 01:38:08.041
<v Tim Pritlove>Was sollten wir vielleicht noch am Ende hinzufügen zu dem, was wir bisher besprochen haben?

01:38:08.542 --> 01:38:13.746
<v Tim Pritlove>Das Bild abzurunden, was man von diesem Detektor, diesem Experiment hat.

01:38:14.047 --> 01:38:21.112
<v Kai Schweda>Also ALICE gibt es jetzt seit 30 Jahren. Wir haben im letzten Monat den 30-jährigen Geburtstag gefeiert.

01:38:21.853 --> 01:38:24.995
<v Kai Schweda>Wir haben jetzt einen brandneuen Detektor, mit dem wir 10 Jahre messen.

01:38:25.516 --> 01:38:29.419
<v Kai Schweda>Und danach wollen wir einen komplett... Da geht auch die Zeitprojektionskammer

01:38:29.419 --> 01:38:34.783
<v Kai Schweda>raus, weil die Raten dann so hoch werden am LHC, dass wir die Zeitprojektionskammer

01:38:34.783 --> 01:38:37.438
<v Kai Schweda>nicht nutzen können. Auf der anderen Seite haben wir einen Durchbruch in der

01:38:37.438 --> 01:38:38.726
<v Kai Schweda>Detektortechnologie mit Silizium.

01:38:39.006 --> 01:38:43.409
<v Kai Schweda>Wir wollen in zehn Jahren einen komplett siliziumbasierten Detektor bauen,

01:38:43.409 --> 01:38:47.832
<v Kai Schweda>der praktisch gar keine Masse hat, dass die Teilchen überhaupt nicht stören.

01:38:49.313 --> 01:38:53.235
<v Kai Schweda>Das wollen wir in zehn Jahren einbauen und zehn Jahre damit messen bis 2042.

01:38:54.196 --> 01:38:59.059
<v Kai Schweda>Also jetzt ist ALICE 30 und wir haben einen konkreten Plan für die nächsten

01:38:59.059 --> 01:39:02.601
<v Kai Schweda>zehn Jahre und wollen noch 20 Jahre weitermachen bis zum Ende des LACs.

01:39:02.601 --> 01:39:08.084
<v Tim Pritlove>Das heißt, dieses Upgrade mit den Pixeldetektoren aus Siliziumfolien,

01:39:08.084 --> 01:39:10.606
<v Tim Pritlove>das ist im Prinzip auch so ein bisschen die Zukunft dieses Detektors.

01:39:10.806 --> 01:39:14.809
<v Tim Pritlove>Also es hat sich als so gut erwiesen, dass man davon möglichst viel haben möchte.

01:39:16.190 --> 01:39:20.612
<v Kai Schweda>Ja, ganz genau. Und andere Detektoren haben auch Silizium, aber was besonders

01:39:20.612 --> 01:39:24.375
<v Kai Schweda>ist an unserem, dass der so unglaublich dünn ist und wir entfernen wirklich

01:39:24.375 --> 01:39:28.438
<v Kai Schweda>alles. Auch die Ausleseelektronik ist momentan im jetzigen installierten Detektor

01:39:28.438 --> 01:39:30.619
<v Kai Schweda>noch auf dem Silizium aufgebracht.

01:39:31.380 --> 01:39:34.862
<v Kai Schweda>Wir entfernen alles, was nicht aktiver Sensor ist und haben damit praktisch

01:39:34.862 --> 01:39:38.244
<v Kai Schweda>einen masselosen Detektor. Ich glaube, das ist ein einzigartiger Detektor in der Welt.

01:39:40.826 --> 01:39:46.630
<v Tim Pritlove>Super Kai, vielen Dank an dieser Stelle für diese Ausführung.

01:39:48.052 --> 01:39:53.045
<v Tim Pritlove>Schwierig irgendwie so eine hochkomplexe Technologie,

01:39:53.045 --> 01:39:58.913
<v Tim Pritlove>die sich in so einem super Spezialbereich der Physik und damit der Wissenschaft

01:39:58.913 --> 01:40:06.085
<v Tim Pritlove>bewegt, irgendwie zu vermitteln, aber ich bin schon wieder schlauer geworden.

01:40:08.769 --> 01:40:14.335
<v Tim Pritlove>Insofern vielen Dank nochmal für die Ausführung und vielen Dank fürs Zuhören

01:40:14.335 --> 01:40:16.517
<v Tim Pritlove>hier bei Raumzeit. Das war der LS Detektor.

01:40:17.860 --> 01:40:23.466
<v Tim Pritlove>Weitere Detektoren werden folgen bis wir hier das CERN ausreichend zusammengefasst haben.

01:40:23.588 --> 01:40:26.069
<v Tim Pritlove>Bis dahin sage ich Tschüss, bis bald!
