40 miljoen beelden per seconde

De CMS-detector (Compact Muon Solenoid Experiment) van de Large Hadron Collider van CERN in Genève heeft onlangs een 'harttransplantatie' ondergaan: dit experiment heeft een nieuwe pixeldetector gekregen die, vergelijkbaar met een digitale hogesnelheidscamera, tot 40 miljoen beelden per seconde kan opnemen.

Het gaat hierbij om een van de beide detectoren die in 2012 voor een sensatie hebben gezorgd door (eindelijk) het Higgs-boson aan te tonen, het bestaan waarvan al in de jaren '60 van de vorige eeuw door theoretisch-fysici was voorspeld en dat een cruciale rol speelt in het zogenaamde standaardmodel van de deeltjesfysica.

Het CMS-experiment is een van de vier grote experimenten aan de Large Hadron Collider – de grootste en krachtigste deeltjesversneller ter wereld. In de 27 kilometer lange LHC, 100 meter diep in de grond voor de poorten van Genève, legt de detector vast wat er gebeurt wanneer (subatomaire) deeltjes met vrijwel de lichtsnelheid op elkaar botsen.
Men kan zich zo'n pixeldetector een beetje voorstellen als een digitale camera – maar dan eentje die 40 miljoen beelden per seconde kan opnemen. Wanneer bij de botsingen geproduceerde elektrisch geladen deeltjes de siliciumlagen in het inwendige van de detector passeren, veroorzaken ze lokale omkeerbare verstoringen die elektron/gat-paren worden genoemd. Wanneer de elektronen vervolgens de sensor bereiken, kunnen de onderzoekers het signaal registreren, de data digitaliseren en de ruimtelijke coördinaten van de botsing bepalen. De zo verzamelde gegevens helpen onderzoekers te  begrijpen hoe de ons omringende natuur op subatomaire schaal functioneert en hoe de diverse elementaire deeltjes met elkaar interageren.