• 25.06.2018
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Im Dreieck Uni Zürich-PSI-CERN

Lea Caminada lehrt und forscht in der Teilchenphysik

Lea Caminada vor dem PSI-Gebäude, in dem sie als Teilchenphysikerin tätig ist.
Bild: B. Vogel / B. Vogel, CHIPP
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Lea Caminada vor dem PSI-Gebäude, in dem sie als Teilchenphysikerin tätig ist.
Lea Caminada vor dem PSI-Gebäude, in dem sie als Teilchenphysikerin tätig ist. (Bild: B. Vogel / B. Vogel, CHIPP)

Wer an der Universität Zürich Physik studiert, kennt Lea Caminada möglicherweise aus der Physikvorlesung. Die meiste Zeit verbringt die promovierte Teilchenphysikerin allerdings nicht als Dozentin auf dem Irchel-Campus, sondern als Forscherin am Paul Scherrer Institut (PSI) im aargauischen Villigen. Dort entwickelt die 36jährige Wissenschaftlerin ausgefeilte Messgeräte, welche anschliessend am CERN der Spitzenforschung dienen. In einem Fragebogen gibt Lea Caminada Einblick in ihren Alltag als Experimentalphysikerin.

2012 wurde am Europäischen Teilchenphysiklabor (CERN) in Genf das Higgs-Boson entdeckt. Das Elementarteilchen macht mit dem zugehörigen Higgs-Feld eine bedeutende Komponente des modernen physikalisches Weltbildes aus. Am experimentellen Nachweis des 'Higgs' waren Tausende von Forscherinnen und Forschern beteiligt. Eine von ihnen war Lea Caminada. Die an der ETH Zürich ausgebildete Teilchenphysikerin hatte am PSI in der Forschungsgruppe von Prof. Roland Horisberger den sogenannten Pixeldetektor mitentwickelt, eine wichtige Komponente des CMS-Detektors, mit dem am CERN-Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) das Higgs-Teilchen entdeckt wurde.

Der Pixeldetektor ist der innerste Teildetektor von CMS. Er befindet sich sehr nah am Kollisionspunkt (mehr Details). Er stellt 3D-Raumpunkte in hoher Auflösung bereit, die für die Rekonstruktion der Spuren geladener Teilchen und Zerfallsvertices benötigt werden. Der Detektor arbeitet wie eine spezielle 3D-Kamera, die es ermöglicht, die ersten Eindrücke nach der Kollision von zwei Protonen zu untersuchen, indem sie 40 Millionen Bilder pro Sekunde aufnimmt. Der Detektor besteht aus mehr als 124 Millionen Pixeln mit einer Grösse von jeweils 100 μm × 150 μm. Das beiliegende Foto zeigt den Zylinderteil des Pixeldetektors.

Lea hat zu verschiedenen Aspekten auf Systemebene gearbeitet und insbesondere sichergestellt, dass das Gesamtsystem funktioniert. An der Universität Zürich wurde im Jahr 2014 ein Testaufbau erstellt, der alle Teile des Upgrade-Systems beinhaltet hat. Der Testaufbau diente dazu, Design-Entscheidungen zu validieren, die Funktionalität aller Teile zu überprüfen und deren Bedienung zu erlernen. Während der Produktionsphase (2015-16) war Lea Caminada verantwortlich für den Zusammenbau der Pixeldetektor-Ausleseelektronik. Diese Arbeiten wurden an der Universität Zürich ausgeführt. Am PSI arbeitete sie an der Verbindung der Ausleseelektronik mit dem am PSI aufgebauten Detektorteil. Die Forscherin war verantwortlich für die Koordination der Tests und die Inbetriebnahme des Pixeldetektors – erst am PSI und später am CERN. Dort nahm sie an der Installation des Detektors teil und beteiligt sich seither an der Erfassung der Kollisionsdaten

Seit Mitte 2017 ist im CMS-Detektor bereits die zweite, weiter verbesserte Version des Pixeldetektors im Einsatz. Auch diesen hat Lea Caminada massgeblich mitentwickelt. Der Detektor ist mit der Hauptgrund, warum Lea Caminada neben ihrer Lehrverpflichtung an der Universität Zürich und ihrer Forschungstätigkeit am PSI immer wieder einen Abstecher ans CERN macht. „Wir besprechen dort, ob alles rund läuft und wie wir den Detektor weiter verbessern können“, sagt die Wissenschaftlerin. Im Jahr 2026, so der Plan, soll nämlich die dritte Version des Pixeldetektors in Betrieb gehen und den Teilchenphysikern am LHC noch genauere Einblicke in die Materie ermöglichen.

Im beiliegenden Frageboden gibt Lea Caminada einen Einblick in ihre tägliche Arbeit als Physikerin.

Lea Caminada: questionnaire
Lea Caminada: questionnaire (Bild: B. Vogel, CHIPP, Switzerland)
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Lea Caminada: questionnaire
Lea Caminada: questionnaire (Bild: B. Vogel, CHIPP, Switzerland)

Heart surgery at the LHC: Replacing the CMS Pixel Tracker

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