27.03.2015, 10:29 Uhr | 0 |

LARGE HADRON COLLIDER CERN: Kurzschluss verhindert den Neustart

Tage, vielleicht Wochen dauert die Reparatur am größten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem Large Hardon Collider (LHC). Damit kommen die Forscher in Genf noch gut weg. Vor sieben Jahren gab es eine Explosion, deren Behebung gut ein Jahr dauerte. Die Kernphysiker wollen mit ihren Experimenten ergründen, was die Welt im Innersten zusammenhält.

Detektor Atlas
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Detektor Atlas in geöffnetem Zustand: Das Rohr, das die beiden Teile verbindet, ist mehr als mannshoch. Es verbirgt den Experimentierraum, in dem die Protonenstrahle aufeinandertreffen.

Foto: CERN

Am 19. September 2008 gab es im größten Beschleuniger der Welt, dem Large Hadron Collider in Genf, eine gewaltige Explosion. Ein Teil des Speicherrings wurde zerstört, zwei Tonnen des Kühlmittels Helium verdampfte. Die Reparatur dauerte mehr als ein Jahr.

Jetzt geht es schneller, denn der Schaden ist weitaus geringer. Beim Anfahren der zur Verdoppelung ihrer Leistung völlig umgebauten Anlage gab es am 21. März einen Kurzschluss in einer der mehr als 9000 Magnetspulen, die den Protonenstrahl mit dem die Wissenschaftler experimentieren auf Rundkurs halten. Der Schaden sei leicht zu beheben, sagen die  Kernphysiker des CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung. In einigen Tagen, allenfalls Wochen wollen sie den Betrieb wieder aufnehmen.

Supraleitende Spulen mit gewaltigen Kräften

Die Spulen bauen gewaltige Magnetkräfte auf. Das gelingt nur, wenn sie auf die Temperatur von flüssigem Helium heruntergekühlt werden. Die liegt bei minus 269 Grad Celsius. Die Leitungen aus einer Legierung des Übergangmetalls Niob verlieren ihren elektrischen Widerstand, wenn sie auf eine derart tiefe Temperatur gekühlt werden. Die gewaltigen Strommengen, die zur Erzeugung der nicht minder gewaltigen Magnetkräfte benötigt werden, würden jedes leitfähige Metall bei Umgebungstemperatur schmelzen.

Der Beschleuniger befindet sich in einem ringförmigen, 27 Kilometer langen Tunnel etwa 100 Meter unter der Erdoberfläche. Zwei Protonenpakete, also elektrisch positiv geladenen Teilchen, die sich in jedem Atomkern befinden, schießen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit gegenläufig durch ein Rohr, in dem Ultravakuum herrscht. Damit die Teilchen von ihrer Kreisbahn nicht abweichen geben Magnetkräfte ihnen regelmäßig einen Schubs.

Physiker entdeckten das sagenhafte Higgs-Boson

An mehreren Stellen gibt es Experimentierstationen, in denen die rasenden Protonen aufeinander gelenkt werden. Bei diesen Crashs zerfallen sie in ihre eigentlichen Bestandteile. Es entstehen Quarks, Leptonen, Photonen und zahlreiche andere Bausteine der Welt, die manchmal nur Bruchteile von Sekunden existieren.

epa03294642 (FILE) A file photo dated 22 March 2007 showing a press photographer taking a picture of the magnet core of the world's largest superconducting solenoid magnet (CMS, Compact Muon Solenoid) at the European Organization for Nuclear Research (CERN)'s Large Hadron Collider (LHC) particule accelerator, Geneva, Switzerland, 22 March 2007. Scientists have discovered a new type of particle consistent with the long-sought Higgs boson, which would explain why there is mass in the universe, the CERN laboratory announced in Geneva. However, the experiment's spokesperson Joe Icandela stressed that the results were preliminary. 'The implications are very significant and it is precisely for this reason that we must be extremely diligent in all of our studies and cross-checks.' British scientist Peter Higgs and others developed a theory explaining why matter exists, by introducing the Higgs boson as a key part of the mechanism that allows particles to gain mass. EPA/MARTIAL TREZZINI +++(c) dpa - Bildfunk+++
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Mit dem größten Teilchenbeschleuniger der Welt wurde auch das Higgs-Boson (Gottesteilchen) entdeckt.

Foto: Martial Trezzini/dpa

In Detektoren, so gewaltig wie Hochhäuser, werden die Teilchen identifiziert. Alle, deren Existenz  Kernphysiker manchmal schon vor Jahrzehnten durch theoretische Überlegungen vorhergesagt haben, fanden die Forscher im Genfer Untergrund – selbst das sagenhafte Higgs-Boson, dessen Existenz der schottische Physiker Peter Higgs schon 1964 erahnte.

Allzu viel wissen die Physiker über das geheimnisvolle Teilchen noch nicht. Gerade mal ein oder zwei Mal lief es ihnen gewissermaßen über den Weg. Kein Wunder, es existiert nur eine Millionstel Sekunde lang, vielleicht nicht einmal das. Deshalb wollen die Wissenschaftler mit der verstärkten Maschine mehr über seine Eigenschaften herausfinden, sagt Sergio Bertolucci, der Forschungsdirektor des Atomforschungszentrums CERN, das den Beschleuniger betreibt. Und noch eins brennt ihm auf den Nägeln: die Ergründung von dunkler Materie im Weltall, die nicht sichtbar ist, sich aber durch gewaltige Anziehungskräfte bemerkbar macht. 

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Von Wolfgang Kempkens
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