• 26.03.2018
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Handy-Sensoren, fit für die Spitzenforschung

Claudia Merlassino bereitet die CERN-Experimente der nächsten Generation vor

Claudia Merlassino hat in Mailand am selben Institut Physik studiert wie die heutige CERN-Direktorin Fabiola Gianotti.
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Claudia Merlassino hat in Mailand am selben Institut Physik studiert wie die heutige CERN-Direktorin Fabiola Gianotti.
Claudia Merlassino hat in Mailand am selben Institut Physik studiert wie die heutige CERN-Direktorin Fabiola Gianotti.

Der grosse Teilchenbeschleuniger LHC am CERN in Genf wird der Wissenschaft noch für mindestens zwei Jahrzehnte aufschlussreiche Experimente zum Verständnis der Materie ermöglichen. Die Leistungsfähigkeit dieses riesigen Forschungsgeräts wird für diese Aufgabe ständig verbessert. Ein Siliziumsensor, den die Nachwuchsforscherin Claudia Merlassino zur Zeit an der Universität Bern austestet, soll ab 2025 in einem grossen LHC-Experiment zum Einsatz kommen.

Claudia Merlassino ist 26 Jahre alt und schreibt an der Universität Bern ihre Doktorarbeit in Elementarteilchenphysik. In einem Laborraum in den verschlungenen Gängen des Physikinstituts hat sie in einer Metallkiste ihr Experiment aufgebaut. Die in Genua geborene Physikerin schraubt den Deckel der Kiste ab. Aus dem Innern vernimmt man ein Sauggeräusch, das von zwei Plastikschläuchen stammt. „Damit der Sensor, den ich in meinem Experiment teste, nicht durch Feuchtigkeit beeinträchtigt wird, beströme ich ihn ständig mit trockener Luft“, sagt Claudia Merlassino.

Sensoren im Herz des ATLAS-Detektors

Der Sensor, den die Nachwuchsforscherin in ihrer Kiste untersucht, ist wenige Quadratzentimeter gross. Er ist der Prototyp eines Sensors, der ab 2025 im ATLAS-Detektor am CERN zum Einsatz kommen soll. Mit diesem Detektor untersuchen CERN-Physiker die Elementarteilchen. Diese entstehen, wenn im Teilchenbeschleuniger LHC Protonen kollidieren. Der ATLAS-Detektor ist ein riesiger Apparat, der eine Dreifachturnhalle locker ausfüllt. Er ist in Schichten um den Punkt gebaut, an dem die Protonen im LHC aufeinanderprallen. Jede dieser Schichten kann bestimmte Teilchenspuren erfassen. Merlassinos Sensor soll in der fünften Schicht von Innen zum Einsatz kommen, nur gerade 25 cm vom Kollisionspunkt entfernt. Um die Daten der sehr zahlreichen Proton-Proton-Kollisionen zu erfassen, werden Tausende von Sensoren zu einem röhrenförmigen Messinstrument verbaut.

Sensor muss der Teilchenstrahlung trotzen

„Der Sensor ist im Prinzip nichts anders als ein CMOS-Siliziumsensor, wie er heute in jeder Handykamera eingesetzt wird“, sagt Merlassino. „Er soll den ATLAS-Physikern künftig helfen, Elementarteilchen dingfest zu machen. Im Detektor ist der Sensor einer hohen Teilchenstrahlung ausgesetzt, die das Kristallgitter des Siliziums beschädigen kann. Ich teste, wie er dieser Teilchenstrahlung standhält und so tatsächlich über Jahre für Experimente genutzt werden kann.“ Die Berner Wissenschaftlerin, die unter der Leitung von Prof. Antonio Ereditato und Prof. Michele Weber arbeitet, ist eine von vielen Forscherinnen und Forschern weltweit, die daran arbeiten, den Siliziumsensor für künftige CERN-Experimente fit zu machen. Merlassino untersucht in ihrer Doktorarbeit vier Prototypen. Sie hat die Sensoren im Synchrotron am Inselspital Bern immer wieder Protonenstrahlung ausgesetzt – und die so bestrahlten Sensoren nachträglich in ihrer 'Kiste' im Labor des Physikinstituts untersucht. Sie konnte das Synchrotron einmal pro Woche tagsüber nutzen. In der Nacht ist die Anlage besetzt. Dann werden hier Isotopen für medizinische Anwendungen hergestellt.

Berufswunsch Forscherin

2019 will Claudia Merlassino ihre Doktorarbeit abschliessen. Nachher möchte die Tochter eines Italienischlehrers und einer Verwaltungsmitarbeiterin den Beruf ergreifen, den sie seit ihrem 13. Lebensjahr vor Augen hat: Teilchenphysik-Forscherin. „Wo ich am Ende landen werde, steht im Moment noch in den Sternen. Gern würde ich irgendwo in Europa arbeiten, damit ich die Möglichkeit habe, regelmässig meine Familie in Mailand zu besuchen.“

Autor: Benedikt Vogel

Wie sieht der Alltag einer jungen Physikerin aus? Darauf antwortet Claudia Merlassino im beigefügten Fragebogen....

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