Wetenschappers van CERN hebben nu een "openhartoperatie" voltooid aan een van de detectoren van de Large Hadron Collider (LHC). In een complexe operatie die liep van 27 februari tot 9 maart, de gigantische Compact Muon Solenoid (CMS) -detector kreeg een nieuw "hart" - het is Pixel Tracker.

Detectoren bij de LHC, zoals CMS, registreer de handtekeningen van deeltjes die worden geproduceerd wanneer bundels van protonen (of, zo nu en dan, loden kernen) worden tegen elkaar geslagen. De detectoren zijn gebouwd rond de straalpijp van de LHC, waarbinnen de botsingen plaatsvinden. Terwijl de deeltjes door de detectoren vliegen, ze doorkruisen verschillende lagen van apparatuur die belast zijn met het doen van specifieke metingen over hun eigenschappen. Maar, wanneer deze botsingen plaatsvinden, het is geen enkel proton dat een ander proton raakt:er vinden enkele tientallen gelijktijdige botsingen plaats binnen CMS. Dit fenomeen staat bekend als "pile-up" en kan worden gezien als het blootstellen van een filmcamera aan meerdere beelden en het vastleggen van alle meervoudige belichtingen in een enkele foto.

Het volgsysteem bepaalt de banen van geladen deeltjes die er doorheen vliegen, en identificeert de lading en momenta van de deeltjes, helpen bij het bepalen van de oorsprong van de verschillende deeltjes die door CMS worden gezien. Natuurkundigen kunnen zo de overlappende botsingen scheiden in individuele interacties.

Het CMS-volgsysteem is gemaakt van siliconensensoren en heeft twee componenten die een complementaire rol vervullen:de binnenste van de twee wordt de Pixel Tracker genoemd en de buitenste is de Strip Tracker. De Pixel Tracker ziet de grootste aanval van deeltjes door CMS vliegen en, onvermijdelijk, het zal zijn vermogen verliezen om de eigenschappen van de deeltjes nauwkeurig te meten. In aanvulling, de LHC blijft zijn prestaties verbeteren en zal naar verwachting het CMS een nog groter aantal gelijktijdige interacties bieden:nog meer belichtingen op elke foto. Het was daarom zo'n vijf jaar geleden gepland om de originele Pixel Tracker van CMS te vervangen, eerder dit jaar verwijderd, met een geheel nieuwe.

De nieuwe Pixel Tracker heeft vier lagen in plaats van de vorige drie in het centrale gebied (BPIX genoemd voor Barrel PIXel) en heeft drie schijven in plaats van de vorige twee die elk uiteinde afdekken (FPIX genoemd voor Forward PIXel). Deze extra lagen verhogen het aantal siliciumpixels in CMS van 66 miljoen naar 124 miljoen, het verhogen van de "resolutie" van de "foto's" die het CMS maakt, bij wijze van spreken.