Urknall-Test: Startschuss für Teilchenbeschleuniger

Heute, Mittwoch, hat die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) in Genf den leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt in Betrieb genommen und den ersten Protonenstrahl eine komplette Runde hindurch geschickt.

Doch dies war nur der Anfang einer Reihe von Tests. In den kommenden Monaten soll dann der Urknall im Miniformat gezündet und im 27 Kilometer langen unterirdischen Tunnel 600 Mio. Mal pro Sekunde Milliarden von Protonen mit Lichtgeschwindigkeit aufeinander geschossen werden.

Der von Kritikern prophezeite Weltuntergang blieb vorerst aus. Im Vorfeld äußerten Forscher Befürchtungen, dass bei diesem sechs Mrd. Dollar teuren Kernforschungsprojekt schwarze Löcher entstehen könnten, die in Folge die Welt verschlängen. Bis die Resultate des ersten Versuchs vorliegen, wird es allerdings auch nach dem Test noch Monate dauern. Die enorme Datenmenge, die beim Atlas-Projekt anfallen, würden täglich rund 2.000 CDs füllen. Daher sind weltweit dutzende von Supercomputer zusammengeschaltet. Dieses „Grid-Computing“ wurde ebenfalls am CERN entwickelt.

Der Large Hadron Collidier (LHC) ist nicht nur die grösste je von Menschenhand gebaute wissenschaftliche Maschine, das gigantische Projekt ist auch eine logistische Herausforderung für die über 1.800 Wissenschaftler und hunderte von Zulieferern aus der ganzen Welt. In jedem Bauelement des LHC stecken enorme technologische Innovationen. Der im Hochvakuum arbeitende 27 Kilometer lange Speicherring und die riesigen Detektoren zum Nachweis der Materieteilchen setzten neue Massstäbe.

Bei der Protonen-Kollision schiessen Hunderte von Teilchen durch den Detektor und mittels Silizium-Tracker kann deren Spur weiterverfolgt werden. Doch dazu braucht es ein Magnetfeld, das 100.000 Mal stärker als die Erdanziehungskraft ist. Die Energie der schweren Teilchen, Hadronen genannt, werden von dem gigantischen Hadronen-Kalorienmeter gespeichert und danach ausgewertet. Jedes Materieteilchen hinterlässt eine charakteristische Spur von Zerfallsprodukten. Auf diese Weise hofft man am CERN, dem Higgs-Teilchen auf die Spur zu kommen. Dazu ist das Atlas-Projekt bestimmt.

Das „Higgs“-Teilchen soll den Test für die Gültigkeit der seit 30 Jahren bestehenden Theorie liefern oder diese Theorie ad absurdum führen und zu neuen Erkenntnissen über die Entstehung der Erde und des Sonnensystems verhelfen, welche die physischen Erscheinungsformen der Materie definiert. Damit diese Testreihe funktioniert, mussten supraleitende Hochleistungsmagnete konstruiert werden. Diese werden mit flüssigem Helium auf minus 270 Grad gekühlt. Für den LHC haben die Wissenschaftler das grösste und leistungsfähigste Kühlsystem entwickelt.