Een van de grootste projecten die in het CERN-onderzoekscentrum in de buurt van Genève worden uitgevoerd - het ATLAS-experiment - staat op het punt te worden geüpgraded. ATLAS speelde een cruciale rol bij de ontdekking van het Higgs-deeltje in 2012. Met een lengte van 46 meter en een diameter van 25 meter is de ATLAS-detector daarmee het grootste apparaat in zijn soort dat wordt gebruikt bij een deeltjesversneller. Het is de bedoeling om de ATLAS-detector vanaf eind 2018 te upgraden. Onderzoekers van de Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) en CERN hebben een eerste prototype ontwikkeld voor dit streven, die nu bij de ATLAS-detector is geïnstalleerd. Hier registreert het deeltjesbotsingen van de Large Hadron Collider (LHC).

"Ons prototype vertegenwoordigt een blauwdruk voor de toekomstige deeltjesdetectoren die over de hele wereld zullen worden geproduceerd voor installatie in ATLAS in 2019/2020, " verklaarde professor Matthias Schott, die in 2013 werd benoemd tot Lichtenberg-hoogleraar Experimentele Deeltjesfysica bij JGU. Hij en zijn werkgroep werken al enkele jaren samen met hun collega's van CERN aan de ontwikkeling van dit baanbrekende prototype.

Het ATLAS-experiment is een van de vier belangrijkste deeltjesdetectoren van de LHC. Het is speciaal ontworpen om de fundamentele componenten van materie te bestuderen en meer te leren over het Higgs-deeltje. De muonspectrometer van de ATLAS-detector speelt hierbij een centrale rol omdat hij muonen detecteert en meet die kunnen ontstaan ​​door het verval van het Higgs-deeltje. De muondetectoren zijn in drie lagen gemonteerd aan beide buitenzijden van de cilinderachtige ATLAS-detector. De binnenste laag, bekend als het kleine wiel, wordt vervangen door innovatieve gasdetectoren met microstructuur als onderdeel van het upgradeproject. Deze zogenaamde Micromegas-detectoren maken gebruik van een technologie die recent is ontwikkeld en nog niet is gebruikt in dergelijke grootschalige projecten. "De verschillende lagen van de New Small Wheels met hun diameter van 10 meter zullen een actief detectoroppervlak van 2500 vierkante meter bieden en zullen dus een breed bereik van het hele muonspectrum kunnen bestrijken, ", voegde Schot toe.

Professor Matthias Schott en zijn team testten eerst de prototypedetector in de Mainz Microtron MAMI, een deeltjesversneller op de JGU-campus, voordat het werd geïnstalleerd bij de muon-spectrometer van het ATLAS-experiment. De tests zijn al enkele weken aan de gang en tot op heden lijkt alles volgens plan te verlopen. "We hebben een mijlpaal bereikt en de resultaten van onze eerste tests zijn echt veelbelovend, ’ concludeerde Schott.

De fysici uit Mainz hebben er al vertrouwen in dat het mogelijk zal zijn om het grote upgradeproject in 2018 met succes af te ronden op basis van dit technologische meesterwerk. Degenen die aan het New Small Wheel (NSW) werken, zijn de universiteiten in Freiburg, München, Würzburg, en Mainz, partnerinstituten in Frankrijk, Griekenland, Italië, en Rusland, evenals onderzoekers van CERN. In de komende jaren, Professor Matthias Schott en zijn team zullen kunnen rekenen op grote steun van het detectorlaboratorium van het Cluster of Excellence 'Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter" (PRISMA) aan de Universiteit van Mainz. Er zullen enkele miljoenen euro's in het project als geheel worden geïnvesteerd. De upgradewerkzaamheden zullen naar verwachting in 2021 zijn voltooid, zodat ATLAS dan nog meer gegevens kan vastleggen dan ooit tevoren door meer frequente deeltjesbotsingen, waardoor nieuwe inzichten ontstaan ​​in de fundamentele bouwstenen van de materie.