Abgehobener Teilchendetektor
AMS – eine technologische Meisterleistung
Mit dem alphamagnetischen Spektrometer AMS, das 2011 zur Internationalen Raumstation startete, wurde ein gewaltiger Teilchenphysik-Detektor erstmals weltraumtauglich gemacht. Dafür war besondere Ingenieursleistung erforderlich, die unter Leitung des Nobelpreisträgers Samuel Ting von einem weltweiten Team von Spezialisten, darunter auch an der RWTH Aachen, in mehrjähriger Arbeit erbracht wurde. Susanne Päch stellt in unserer Studiosendung die Basistechnologie sowie die einzelnen Module des AMS vor.
Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
– mehr über das AMS bei CERN – hier
– das AMS an der RWTH Aachen – hier
– die Infos der NASA zum AMS – hier
– zu unserer Reportage über Dunkle Materie – hier
– mehr über MACHO, WIMP und andere Exoten des Universums – hier
– zu unserer Sendung über die ersten Messungen auf dem AMS – hier
Mehr zum Inhalt des Videos:
Das alphamagnetische Spektrometer AMS ist ein Objekt von drei Metern Breite, vier Metern Höhe und einem Gewicht von sieben Tonnen. Es ist damit das größte wissenschaftliche Experiment, das jemals mit Raketenkraft in Umlaufbahn gebracht wurde. Mit dem AMS haben Teilchenphysiker des CERN einen gewaltigen Detektor zur ISS gebracht, wie er bis dahin nur unter Tage in den großen Labors der Teilchenexperimentatoren zum Einsatz gekommen war. Der Weltraumeinsatz erforderte eine komplette Neukonzeption des Detektors. Der erste Plan für AMS in den neunziger Jahren sah vor, dass der supraleitende Magnet mit 2000 Litern Helium drei Jahre funktionstüchtig bleiben und anschließend mit dem Shuttle zum Nachfüllen wieder zur Erde gebracht werden sollte. Doch 2010 entschied die NASA, das Shuttle-Programm einzustellen. Das erforderte zeitnah eine grundlegende Neukonzeption des Weltraumdetektors mit einem für Teilchenphysiker bisher nicht genutzten Dauermagneten.
Für Teilchenexperimente ist auch die Strukturmechanik der einzelnen Komponenten im Inneren des Magneten entscheidend: dünnes Material ist erforderlich, damit Teilchen in diesen Strukturen nicht zu unerwünschten sekundären Reaktionen führen. Will man die Technologie jedoch im Weltraum einsetzen, müssen zusätzliche Aspekte berücksichtigt werden. Schon der Start mit seiner neunfachen Erdanziehungskraft lässt sich mit einem konventionellen Detektor nicht durchführen. Zudem ist das Objekt im Weltraum extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt, die Teilchenphysikern in ihren Labors unbekannt sind. Um die speziellen Anforderungen einer Weltraummission für einen Weltraumdetektor erfüllen zu können, mussten die Wissenschaftler für den Bau spezielle Materialien entwickeln. Schließlich stellte auch der geringe Energieverbrauch von nur 2000 Watt eine große Anforderung dar.
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