Mini-CBM

Mehr als ein Prototyp

Das CBM-Experiment an der im Bau befindlichen Beschleunigeranlage von FAIR wird hochkomprimierte Materie in Kollisionen von Atomkernen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit untersuchen. Aufschluss über die Eigenschaften und den Zustand dieser hochkomprimierten, stark wechselwirkenden Materie werden nach dem heutigen Verständnis extrem selten erzeugte Teilchen geben. Dabei müssen (im Mittel) bis zu 100 Millionen Kollisionen vermessen werden, um ein einziges dieser seltenen Ereignisse auffinden zu können. CBM wird hierfür ein ultra-schnelles Experiment werden – viel schneller als bestehende Experimente. Bis zu 10 Millionen Kern-Kern-Kollisionen pro Sekunde werden vermessen. In jeder dieser Kollisionen entstehen hunderte neuer Teilchen, deren einzelne Teilchenspuren mit Hilfe der Detektorsysteme nachgewiesen werden. Bis zu 1 Terabyte pro Sekunde Daten fallen dabei an, die in Echtzeit in einer großen Computerfarm analysiert und nach interessanten Signaturen durchforstet werden. Das geht nur mit dem modernsten Datenaufnahmekonzept, welches einen freilaufenden Datentransport mit einem ultra-schnellen, über viele Computerknoten parallelisierten Onlinesystem kombiniert.       

 

Um die für CBM benötigte Hochtechnologie unter realistischen Bedingungen zu testen und zu optimieren, wurde ein kleiner Ausschnitt des CBM-Experimentes an der jetzigen GSI-Beschleunigeranlage im Rahmen des FAIR-Phase-0-Programms aufgebaut: das mCBM-Experiment („mini-CBM“). Es enthält Prototypen- und Vorserien-Detektoren von allen CBM-Detektorsystemen mit der dazugehörigen ultra-schnellen und strahlenharten Ausleseelektronik (siehe Foto: der Ionenstrahl trifft von vorne rechts kommend auf das Target):

  • T0 Diamantzähler zur Messung des Reaktionszeitpunkts (TU Darmstadt),
  • Silicon Tracking System STS (GSI, KIT Karlsruhe und Univ. Tübingen),
  • Myonen-Kammern MUCH (VECC Kalkutta),
  • Transition Radiation Detektor TRD (Univ. Frankfurt und Univ. Münster),
  • Time-of-Flight Detektor TOF (Univ. Heidelberg),
  • Ring Imaging Cherenkov Detektor RICH (Univ. Gießen und Univ. Wuppertal).

Eine Station des Micro Vertex Detektors MVD (Univ. Frankfurt) befindet sich im Aufbau und wird vor dem STS Detektorsystem positioniert.

Die Detektorsysteme werden am mCBM-Aufbau in Kern-Kern-Kollisionen bis zu den höchsten Kollisionsraten getestet. mCBM ist jedoch mehr als ein Prototypentest. Es ist ein wichtiger Schritt, um das komplexe Zusammenspiel der einzelnen Komponenten und Detektorsysteme im Detail zu testen und dabei die Performance des Gesamtsystems zu untersuchen. Test, Entwicklung und Optimierung des ultra-schnellen Datentransports und Onlinesystems (DAQ/FLES, Univ. Frankfurt, KIT Karlsruhe und Zuse-Institut Berlin) stehen dabei im Vordergrund.    

Beteiligte Universitäten