18/02/2013 - Grünes Licht zu CALIFA, Detektor in Spanien für FAIR entwickelt

Menéame

Der Sachverständigenausschuß FAIR, eine der europäischen Referenzanlagen für die Forschung in Nuklearphysik, hat das Design von CALIFA genehmigt und somit grünes Licht für dessen Bau gegeben. CALIFA ist einer der Detektoren des Experiments R³B, die die Struktur von "exotischen" Atomkernen untersuchen wird und von einem internationalen Team von Wissenschaftlern aus 13 Forschungszentren in Deutschland, Spanien, Schweden, Portugal und Russland entwickelt wurde. Das Projekt wird von der Universität von Santiago de Compostela (USC) und hat eine wichtige Beteiligung des Instituts für Materiestruktur (IEM-CSIC) und Universität Vigo.

Das Experiment R³B wird die Struktur und Dynamik von Atomkernen untersuchen, die weit von Stabilität entfernt sind. Diese Kerne, genannt 'exotisch') von Wissenschaftlern, die eine sehr unterschiedliche Zusammensetzung in der Anzahl der Protonen und Neutronen aufweisen, die sie bilden, was sie instabil und somit von kurzer Dauer macht. Das FAIR-Beschleunigersystem ermöglicht es Ihnen, sehr intensive stabile Kerne zu "relativistischen" Energien zu machen, d.h. Geschwindigkeiten in der Nähe der Lichtgeschwindigkeiten, die diese exotischen Kerne erzeugen.

Die exotischen Kerne kommen zum Experiment R.³B, um gegen ein Ziel zu kollidieren und so die Produkte seines Zerfalls zu untersuchen. Diese Studien werden es ermöglichen, die Atomkerne besser zu verstehen, die ersten komplexen Materiestrukturen, die durch die starke Wechselwirkung (eine der vier grundlegenden Kräfte der Natur) sowie Reproduktion und Untersuchung der Reaktionen, die in den Sternen stattfinden und die erklären den Ursprung der chemischen Elemente im Universum und die Prozesse der Sternenentwicklung.

Weit und vielseitig

CALIFA ist ein Detektor, der sich um das Ziel von R positioniert³B, in dem die Reaktionen auftreten und die Energie der darin erzeugten Partikel bestimmt werden kann. "Was CALIFA zu einem neuen Detektor in der Nuklearphysik macht, ist das breite Spektrum der Energien, an denen er arbeitet, und seine Vielseitigkeit, da es nicht nur als Kalorimeter, sondern auch als Spektrometer fungieren wird," betont Dolores Cortina von der Universität von Santiago de Compostela.

CALIFA ist in der Lage zu messen Gammastrahlung mit Energie von 100 KiloElektronvolt (keV) bis zu leichten Partikeln, die mit 100 Mega-Elektronvolt (MeV). Um diesen Energiebereich zu erfassen, haben die spanischen Forscher ein sehr segmentiertes Instrument entwickelt, das sich aus etwa 3.000 Nachweiszellen zusammensetzt. Die Teile sind in eine Kohlenstofffaserstruktur von nur 250 μm eingebettet.

Das Design der mechanischen Struktur ist Aufgabe der Wissenschaftler der Universität Vigo und wurde in Zusammenarbeit mit USC und IEM durchgeführt. "Mit all dem haben wir es geschafft, die 'tote Materie' im Detektor so gering wie möglich zu halten, indem wir eine gute Energieauflösung kombiniert und die Erkennungseffizienz beibehalten," erklärt Cortina. Der Hauptbeitrag der USC zu CALIFA besteht in der Gestaltung von Nachweiszellen, die aus Cäsiumjodidkristallen bestehen und mit Fotosensoren mit großer Oberfläche verbunden sind.

Die speziell für den Detektor entwickelte Elektronik wurde von deutschen Wissenschaftlern mit spanischer Beteiligung entwickelt. Die bei der Konstruktion, Konstruktion und Analyse und Verarbeitung von Signalen verwendeten Techniken, die mit CALIFA gesammelt werden, gelten für die medizinisches Bild, sowohl auf der Ebene der Erkennungssysteme als auch auf der Ebene von Software-Rekonstruktionstechniken.

Erst beim Start von FAIR

Für Cortina bedeutet die Genehmigung des CALIFA-Designs "die Validierung einer Arbeit, die wir in den letzten sechs Jahren leisten." Darüber hinaus markiert es den Beginn der Bauphase vom entfernten bis zum weißen Teil, in dem die Strahler getroffen werden, was bereits genehmigt wurde. Parallel dazu müssen die spanischen Forscher das Design der Vorderseite des Detektors abschließen. 2018 muss der vollständige Detektor abgeschlossen sein, da R³B wird der erste sein, der die FAIR-Strennen streckt.

Die Endkosten von CALIFA werden auf 5 Mio. EUR veranschlagt. Die spanischen Wissenschaftler haben vorgeschlagen, einen Beitrag zum Bau von bis zu 30

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