26.11.2015, 14:16 Uhr | 0 |

Geburt des Universums Teilchenbeschleuniger des Cern knackt Energierekord

Cern-Ingenieure feiern: Sie haben bei Kollisionen im LHC-Teilchenbeschleuniger einen Energierekord geknackt. Er soll neue Erkenntnisse über die Geburt des Universums liefern. 

Der LHC-Teilchenbeschleuniger in Genf
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Der LHC-Teilchenbeschleuniger in Genf: Nach zweijähriger Modernisierung können im 27 km langen Ring Teilchen mit Rekordenergie aufeinanderprallen. 

Foto: dpa

Am 25. November ist Ingenieuren der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) Erstaunliches gelungen: Im leistungsfähigsten Teilchenbeschleuniger der Welt ­– dem Large Hadron Collider (LHC) – haben sie Blei-Ionen aufeinandergeschossen. Die Kollision erzeugte auf winzigem Raum eine Energiedichte von rund 20 Gigaelektronenvolt pro Kubikfemtometer. „Das ist mehr als 40-fach so viel wie die Energiedichte eines Protons“, erklärt Physiker Jens Jorgen Gaardhoje. Zum Vergleich: Ein Femtometer entspricht einem Billiardstel Meter. „Die Energiedichte dabei ist enorm und wurde auf der Erde so noch nie erreicht.“

Kollision erzeugt Temperatur von vier Billionen Grad Celsius

Was dann passierte, ist noch viel unglaublicher: Die kollidierenden Bleikerne sorgten im Inneren des LHC für eine Temperatur von mehr als vier Billionen Grad Celsius. Dabei bildete sich für Sekundenbruchteile ein sogenanntes Quark-Gluonen-Plasma – ein superfluider Materiezustand, der kurz nach dem Urknall herrschte. Gleichzeitig entstanden eine Unmenge neuer Teilchen.

Gaardhoje: „Auch wenn die vollständigen Analysen noch nicht erfolgt sind, zeigen die ersten Kollisionen bereits, dass bei jeder frontalen Kollision zweier Blei-Ionen mehr als 30.000 Teilchen erzeugt werden.“

Forscher sind dem Urknall auf der Spur

Die Forscher wollen mehr über den rätselhaften Materiezustand herausfinden, der im Universum vor der Bildung erster Atomkerne und Atome existierte. Deswegen werden sie bis Ende des Jahres weiter Bleikerne im LHC aufeinanderschießen. „Es ist Tradition, in jedem Jahr einen Monat lang Ionen als Teil unserer Forschungsprogramme zu kollidieren“, sagt Cern-Generaldirektor Rolf Heuer.

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Large Hadron Collider (LHC): Forscher des Cern wollen mit dem leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt Geheimnisse des Universums entschlüsseln.  

Foto: dpa

„Dieses Jahr ist es allerdings etwas Besonderes, weil wir neue Energien erreichen und damit Materie in einem noch früheren Stadium unseres Universums erforschen können.“

Modernisierter LHC: Teilchen prallen mit bis zu 13 TeV aufeinander

Dass im LHC bei Kollisionen Rekordenergien möglich sind, ist einem zweijährigen Umbau zu verdanken. Konnten in der alten 27 km langen Ringbahn aus 15 m langen Dipolmagneten Protonen mit 8 TeV aufeinanderprallen, sind mittlerweile bis zu 13 TeV möglich. Die Forscher hoffen, mit dem noch stärkeren LHC dem Universum weitere Geheimnisse zu entlocken. Vor etwas mehr als drei Jahren konnte sie bereits das Higgs-Boson nachweisen – auch  Gottesteilchen genannt, das laut Standardmodell der Teilchenphysik im gesamten Universum ein unsichtbares Kraftfeld erzeugt und der Materie Masse verleiht. 

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Von Patrick Schroeder
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