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AbsolventenInfo Ausgabe 2/ 2008Teilchenphysik am Genfer See: Der Reizüberflutung Herr werden40 Millionen Zusammenstöße pro Sekunde, aufgenommen mit vier Detektoren, die jeder für sich mehr als 40 Millionen Signale aufnehmen können – eine Datenflut unvorstellbaren Ausmaßes stürzt auf die Systeme des Large Hadron Colliders (LHC) 100 Meter tief unter der Erde in der Nähe von Genf ein. Paul Seidler, Diplomand an der Universität Heidelberg, arbeitet mit daran, dass die Rechner mit der Datenflut zurecht kommen.Eineinhalb Petabyte pro Sekunde, das Datenvolumen von etwa 125 000 Double- Layer-DVDs – selbst die modernsten Computersysteme, wie sie in dem europäischen Renommierprojekt am Genfer See eingesetzt werden, sind damit hoffnungslos überfordert. Damit Computer und Physiker in den Labors des Europäischen Kernforschungszentrums den Teilchenkollisionen nicht blind und taub gegenüberstehen, haben Physiker verschiedenster Universitäten Filter eingebaut, unter ihnen auch eine Forschungsgruppe der Universität Heidelberg. Dort arbeitet Paul Seidler gerade an seiner Diplomarbeit – und feilt mit an den Filter-einstellungen, mit denen die Spreu vom Weizen getrennt werden soll. „Schließlich“, so erklärt der 25-jährige Student, „wollen wir nur die Daten auswerten, die uns Hinweise auf spezielle Phänomene geben.“ Am ATLAS, einem von der Uni Heidelberg betreuten Detektor mit Hochhausmaßen – 46 Meter lang, 25 Meter Durchmesser – filtert der Trigger erster Stufe mit speziell entwickelten Hardware-Prozessoren nach elektromagnetischen Ladungen und nach speziellen Teilchenströmen, die beim Auseinanderreißen von der kleinsten bislang nachgewiesenen Partikeln entstehen. Von den Millionen beobachteter Ereignisse in jeder Sekunde wird hier ein Großteil ausgefiltert – nur rund 75 000 Messungen werden an den nächsten Trigger weitergeleitet, der Rest wird als irrelevant verworfen. Der zweite und der dritte Filter selektieren diese 75 000 Phänomene weiter, bis am Ende nur noch Messungen von etwa 200 Ereignissen pro Sekunde übrig bleiben. Komplexe Messsysteme Der Diplomand hatte unter anderem die Aufgabe, das Timing zwischen den einzelnen Teilen des ATLAS-Detektors zu optimieren. Innerhalb dieses Detektors arbeiten komplexe Messsysteme, der dreistufige Filter und ein supraleitender Magnet, der elektrisch geladene Teilchen ablenkt – Bauteile, die von rund 2200 Physikern aus 37 Ländern entwickelt und gebaut wurden. „Damit sich diese Arbeit lohnt, muss der Zeitpunkt der Informationsübergabe genau abgestimmt sein“, weiß Seidler. Immer wieder werden die Magneten überprüft, die später die bei Lichtgeschwindigkeit durch den 27 Kilometer langen Tunnel rotierenden Teilchen auf Spur halten sollen, immer wieder werden die Detektoren für Probemessungen hochgefahren. Präzise Messergebnisse „Wir müssen wissen, was der Detektor tut, um sinnvolle Messergebnisse zu bekommen.“ Eine Aufgabe, die Paul Seidler immer wieder in die Schweiz führt. Etwa alle ein bis zwei Monate ist er als Mitglied der Heidelberger Gruppe an der Reihe, den fast im Dauerbetrieb arbeitenden Detektor zu überwachen. Und mit jedem neu hinzugeschalteten Bauteil wird es komplizierter. „Wenn der Detektor mit der vorhandenen Einstellung stabil läuft, kann er mit der nächsten Komponente wieder abstürzen und muss dann neu gestartet werden.“ Dass sich der Aufwand lohnt, davon ist Paul jedoch überzeugt. Vom bislang größten Teilchenbeschleuniger erwartet sich die Physik nichts anderes als Erkenntnis darüber, was die Welt im Innersten zusammenhält – zumindest formuliert es so Hans-Christian Schultz-Coulon, Professor am Physik-Institut der Uni Heidelberg, nach Goethes Faust. Veröffentlicht in absolventenInfo / Ausgabe 02/08 Verfasst von Karsten Peters zurück |
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