Der Magnet ermöglicht – wie bei den meisten anderen Detektoren – die Bestimmung des Verhältnisses von Ladung zu Masse durch Messung der Krümmung der Teilchenspur im Magnetfeld, ähnlich wie bei einem Massenspektrometer.
Einem Silizium-Streifendetektor, der genau wie der Pixeldetektor Silizium als Nachweismaterial benutzt, allerdings mit einer schlechteren – absolut aber immer noch sehr guten – Ortsauflösung von deutlich besser als 0,1 mm.
Einem hadronischen Kalorimeter mit Messing-Platten, die sich mit Lagen von Szintillatoren abwechseln, um Hadronen wie Protonen, Pionen oder Kaonen vermessen zu können.
In dem Rückführjoch der Magnetspule befinden sich Myon-Kammern, die speziell auf den Nachweis von Myonen ausgelegt sind.
Zusammenbau
Der Detektor wurde zunächst weitgehend an der Oberfläche zusammengebaut und getestet und anschließend in Einzelteilen in die Kaverne herabgelassen. Das Herablassen der großen Teile wurde am 22. Januar 2008 abgeschlossen.
Die Substrukturen des Silizium-Spurdetektors wurden auf dem CERN-Gelände zusammengefügt und getestet. Der Transport nach Cessy wurde im Dezember 2007 durchgeführt.[6]
Physik mit dem CMS-Detektor
Mit dem CMS-Detektor wird das Standardmodell der Teilchenphysik überprüft und nach möglicher Physik jenseits des Standardmodells gesucht.
Ursprung der Teilchenmassen
Da die elektroschwache Wechselwirkung eine Eichtheorie ist, sollten ihre Wechselwirkungsteilchen masselos sein. Tatsächlich wird aber bei W-Bosonen und Z-Bosonen eine Masse beobachtet. Eine mögliche Erklärung dafür ist der Higgs-Mechanismus. Die Teilchenmassen entstehen dabei durch die Kopplung an ein Higgs-Feld. Der gleiche Mechanismus kann auch allen anderen Teilchen eine Masse geben. Eine der Vorhersagen dieser Beschreibung ist die Existenz mindestens eines neuen Teilchens, des Higgs-Bosons. Die Kollaboration des CMS-Detektors hat zusammen mit der unabhängigen ATLAS-Kollaboration ein neues Teilchen entdeckt, das in allen gemessenen Eigenschaften mit den Vorhersagen für das Higgs-Boson übereinstimmt. Weitere Messungen werden die Eigenschaften genauer bestimmen und auch untersuchen, ob es das einzige solche Teilchen ist.
Supersymmetrie
Möglicherweise existiert zu jedem bekannten Teilchen ein supersymmetrischer Partner, mit unterschiedlichem Spin und unterschiedlicher Masse, aber ansonsten ähnlicher Eigenschaften. Supersymmetrie würde einige offene Fragen der theoretischen Physik klären. Bislang (2015) wurden keine supersymmetrischen Partnerteilchen gefunden, die bisherigen Ausschlussgrenzen konnten jedoch stark verbessert werden.[7]
CP-Verletzung
CP-Verletzung ist ein Unterschied zwischen Materie und Antimaterie. Die bekannten Unterschiede sind zu klein, um zu erklären, wieso das Universum nur noch aus Materie besteht. Nach neuen Quellen von CP-Verletzung wird unter anderem bei der Untersuchung von B-Mesonen gesucht, aber auch bei Zerfällen des Higgs-Bosons und anderer Teilchen.
Genauere Vermessung des Standardmodells
Das Standardmodell enthält mehrere freie Parameter, deren Werte nur experimentell ermittelt werden können. Dies sind insbesondere die Teilchenmassen. Dazu lassen sich einige Prozesse in Hadronen wie dem Proton nur schwer rein theoretisch beschreiben. Da der LHC Protonen zur Kollision bringt, ist ein Verständnis ihrer inneren Struktur wichtig. Messungen mit CMS helfen, die freien Parameter zu präzisieren und die Protonstruktur genauer zu beschreiben.[8]
Weitere Analysen
Neben den oben genannten Schwerpunkten wird allgemein nach neuen Dingen gesucht, beispielsweise hypothetische mikroskopische Schwarze Löcher, Gravitonen, schwerere angeregte Zustände bekannter Teilchen, oder noch unbekannte schwere Teilchen allgemein.
.jpg)
