Een van de onderdelen van de Atlas detector waar wij als Nikhef trots op zijn is de ‘muon spectrometer’. Dat apparaat vormt de buitenkant van de Atlas detector en beslaat flink wat kubieke meters. Om een idee te geven: Atlas is ongeveer 44 meter lang en 22 meter breed en hoog, en de muon spectrometer neemt het grootste gedeelte van dit volume in beslag. Helemaal en alleen geïnstalleerd om muon deeltjes waar te nemen; deeltjes die bij de botsingen tussen protonen wel eens gemaakt kunnen worden. De muon spectrometer is het ‘laatste’ onderdeel van Atlas dat rond de botsing staat opgesteld. Alle materie die hier nog doorheen komt eindigt ergens in de rotsen van Geneve, of suist voor eeuwig door het heelal.

De observatie van een muon deeltje geeft aan dat er iets bijzonders bij de botsing is gebeurd. In de botsende protonen zitten geen muonen en als je dan toch een muon detecteert is dat wellicht afkomstig van een Higgs deeltje. Of van een ander exotisch, vooralsnog onbekend deeltje dat is ontstaan en uiteengevallen in muonen. Ook bekende deeltjes, zoals het Z-boson, vallen af en toe uiteen in muonen. Hele zware top-quarks willen hun sporen ook wel eens achterlaten in de vorm van (onder andere) muonen.

Goed, voldoende reden om een detector-onderdeel neer te zetten om al die muonen waar te nemen. Bij het ontwerp van de Atlas detector werd zelfs ooit even geopperd om alleen maar een muon spectrometer neer te zetten. Het volume dichter bij het botsingspunt, dat nu vol staat met ander zeer fijngevoelige detectie apparatuur, stort je simpelweg vol met beton om ‘alle andere’ deeltjes van de botsing weg te filteren. Dit tikkeltje grove ontwerp heeft het niet gehaald en dat is maar goed ook.

Even iets over de werking van de muonspectrometer: de elektrisch geladen muonen met hoge energie zijn vrijwel niet te stoppen. De spectrometer probeert dat ook niet, maar volgt met gevoelige apparatuur de baan die het muon aflegt. In essentie wordt de baan van het muon op drie verschillende punten gemeten, met drie ‘lagen’ detectie apparatuur, die zo’n 5 meter uit elkaar liggen. Elke laag bestaat uit een stapel aluminium buizen met een draad onder hoogspanning dat een elektrisch signaal geeft als er een muon doorheen schiet. Deze techniek is uiterst effectief, relatief goedkoop, en geeft zeer nauwkeurige resultaten. Op Nikhef hebben we in de afgelopen jaren ongeveer 30 duizend buizen aan elkaar gelijmd in ‘kamers’ van 2 bij 5 meter met elk zo’n 300 buizen. Als je naast de Atlas detector loopt zie je ze gemakkelijk zitten, ingeklemd tussen soortgelijke kamers uit Munchen.

Vandaag werd weer een gedeelte van de installatie afgerond. Gerjan belde om te vertellen dat hij samen met Robert op de laatste kamer het ‘detector controle systeem’ aan de praat heeft. Dat betekent dat we nu van iedere kamer de meetgegevens kunnen uitlezen, temperatuur kunnen bepalen en de sterkte van het omringende magneetveld kunnen nagaan. Nu nog de aansluitingen van de hoogspanning afmaken, dan is (het ‘barrel’ gedeelte) van de muon spectrometer klaar.

Maar de hoogspanning van de kamers is een probleem. De toelevering van voedingskasten gaat langzamer dan we hadden gehoopt, en bovendien komt een aantal ervan niet door de kwaliteit controle. Momenteel is ongeveer de helft van de hoogspanning geïnstalleerd en het toeleveringsbedrijf verzekert ons dat alles volgende maand zal zijn afgeleverd. Dat is redelijk strak ge-timed met het aanzetten van de versneller zelf.

Tijdens de weekenden staat het systeem voor zover mogelijk on-line en observeren we met de werkende kamers muonen afkomstig uit onze atmosfeer, en dat zijn er inmiddels miljoenen. Een muon is een muon en of die uit de lucht komt of van een botsing afkomstig is, dat maakt niet zo gek veel uit. Atlas draait dus voor een gedeelte gewoon al - prima voorbereiding voor LHC botsingen over een paar maanden.

Volgend artikel in dit blog