07.04.2015, 14:49 Uhr | 2 |

Erforschung Dunkler Materie Weltgrößter Teilchenbeschleuniger LHC läuft wieder

Nach zweijähriger Modernisierung schossen Ostersonntag wieder Protonenstrahlen durch den weltgrößten Teilchenbeschleuniger LHC in Genf. Jetzt beginnt eine spannende Suche am europäischen Atomforschungszentrum CERN: Forscher wollen der Dunklen Materie auf die Schliche kommen.

Teilchenbeschleuniger LHC
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Der Teilchenbeschleuniger LHC ist jetzt noch stärker: In zwei Monaten sollen Protonen mit 13 statt bislang acht Teraelektronenvolt aufeinanderprallen. In den Zerfallsproduktionen hoffen die Forscher Hinweise auf Dunkle Materie zu finden. 

Foto: Martial Trezzini/dpa

Symbolik oder reiner Zufall? Ostersonntag – während Papst Franziskus in Rom die Ostermesse feierte –zelebrierten die Wissenschaftler am europäischen Atomforschungszentrum Cern in der Westschweiz den erfolgreichen Neustart des Large Hadron Colliders (LHC). „Hier herrscht große Freude, es hat hervorragend geklappt“, schwärmt CERN-Generaldirektor Rolf-Dieter Heuer, der vor wenigen Tagen wegen eines Kurzschlusses in der Weltmaschine noch die Verschiebung des Neustarts verkünden musste. „Wir sind alle begeistert, wie schnell jetzt nach über zwei Jahren Bauzeit der erste Teilchenstrahl den Beschleunigerring erfolgreich passiert hat.“ 

Das Biest lässt Protonen mit 13 Teraelektronenvolt zusammenprallen

Nach zweijähriger Modernisierungsphase ist der LHC mächtiger denn je: In der unterirdischen 27 Kilometer langen Ringbahn sollen Protonen in etwa zwei Monaten erstmals mit 13 Teraelektronenvolt (TeV) zusammenprallen – zuvor betrug die Kollisionsenergie 8 TeV. „Bis dahin werden wir unser Biest kalibrieren und zugleich die Strahlen stufenweise intensivieren und beschleunigen“, kündigt Heuer an.

Die Forscher hoffen, mit dem noch stärkeren LHC dem Universum weitere Geheimnisse zu entlocken. Vor drei Jahren konnten sie bereits das sogenannte Higgs-Boson nachweisen – ein Teilchen, das laut Standardmodell der Teilchenphysik im gesamten Universum ein unsichtbares Kraftfeld erzeugt und der Materie Masse verleiht. Eine großartige Errungenschaft.

Jetzt wollen Wissenschaftler Dunkle Materie erforschen

Die Forscher gehen allerdings davon aus, dass sichtbare Materie nur rund vier Prozent des Universums ausmacht. Deswegen widmen sie sich jetzt den größten Rätseln der Kosmologie: der Dunklen Materie, die vermutlich 27 Prozent des Universums ausmacht, und der Dunklen Energie (68 Prozent). Dahinter steckt die Theorie der Supersymmetrie (Susy). Sie besagt, dass alle Partikel einen schwereren, sogenannten supersymmetrischen Zwilling haben könnten – ein Photon das Photino, ein Boson das Bosino.

Zwei Röhren befinden sich in dem isolierenden Rohr. In diesen werden die Teilchen in gegenläufiger Richtung nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Unter Feldern und Häusern entlang zieht sich der 27 km lange Ring des LHC bei Genf. Im kommenden Jahr sollen hier die ersten Teilchen kreisen.  Large Hadron Collider  LHC in Zahlen Umfang des Beschleunigers: rund 27 km; Tiefe: 50 m bis 175 m unter der Erde; Baukosten: rund 6 Mrd. ?. Projekt-Teams: Mehr als 10 000 Wissenschaftler/innen aus 500 Instituten weltweit. Anzahl der Experimente: 4 (Atlas, CMS, Alice, LHC-b). Beschleunigte Teilchen sind Protonen, Blei-Ionen, die Kollisionsenergie liegt bei 14 Teraelektronenvolt (Protonen) und 1150 Teraelektronenvolt (Blei-Ionen). Die Temperatur der supraleitenden Magnete liegt bei 1,9 K (rund -271 °C). Anzahl der supraleitenden Ablenkmagnete: 1232; Stromstärke in den Windungen: 13 000 A; Stärke der Ablenkmagnete: 8,3 Tesla; elektrische Leistungsaufnahme: 120 MW. Anfallende Datenmenge: 15 Petabyte pro Jahr  Foto (2): Cern
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Unter der Erde liegt die 27 Kilometer lange Ringbahn des Teilchenbeschleunigers LHC. Durch sie düsen die Protonenstrahlen mit annähernder Lichtgeschwindigkeit und prallen schließlich aufeinander.

Foto: CERN/dpa

Bislang sind diese Teilchen unsichtbar und Theorie. Wird sich das jetzt ändern? „Ich erhöhe die Wahrscheinlichkeit, das Biest zu erzeugen“, sagt Heuer. „Das heißt aber nicht, dass wir es auch finden.“ Sichtbar wären die Susy-Teilchen ohnehin nicht. Die Forscher könnten sie höchstens über die Zerfallsprodukte nach den gezielt herbeigeführten Kollisionen im Teilchenbeschleuniger nachweisen – sofern sie denn existieren.

Hat CERN schon diesen Sommer Erfolg? 

Physikerin Beate Heinemann vom Atlas-Teilchendetektor im Kernforschungszentrum CERN jedenfalls scheint davon überzeugt. Laut BBC-Bericht geht sie davon, man könne vielleicht schon im Spätsommer das sogenannte Gluino entdecken. Das wäre der Zwilling des Gluons, das die Quarks innerhalb von Protonen und Neutronen zusammenhält. Etwas verhaltener äußert sich Heuer: „Das kann schnell gehen, aber es kann auch sehr lange dauern, ich bin da sehr vorsichtig.“ 

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Von Patrick Schroeder
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kommentare
08.04.2015, 10:39 Uhr Traum-Tänzer
ich habe da einen vorschlag was man ausser physikalischer experimente mit dem beschleuniger noch so anstellen könnte,
aber vorsicht, reine phantasie:
in einer wissenschafts-doku-sendung,ist sicher schon 1-2jahre her, ich weiß auch den titel der sendung nicht mehr, zeigte man anhand einer massiven metalplatte wieviel power in so einem fast lichtschnellen protonenstrahl steckt. wie groß/dick und aus was für einem metal die platte war?? nu auch das weiß ich nicht mehr....
der in die platte geschlagene krater sah jedenfalls sehr beeindruckend aus. wenn ich es richtig verstanden habe wird am ende der beschleunigungs-phase der teilchen-strahl aus dem beschleuniger raus, in eine andere richtung abgelengt und in die endspechenden anlagen und dedektoren eingeleitet. dabei ist die absolut exakte ausrichtung des strahls für das gelingen des experimentes besonders wichtig!!! man ist also in der lage selbst hunderte km weit millimetergenau zu zielen!! nun brauchen wir "nur" noch ein hochleistungs-radar zur erfassung von erdnahen weltraumschrott (5 bis 50mm groß?) in der nähe des LHC aufbauen und schon kanns los gehen mit der schrottendsorgung: je nach größe und malerial des erfassten objekts den passenden "strahlstoß" und das teil endschwindet in die unendlichen weiten des alls......
*Lu*

08.04.2015, 10:56 Uhr Maik
Nette Idee, aber wahrscheinlich nicht so leicht Umsetzbar (rechtlicher Aufwand - CERN ist ja eine Forschungseinrichtung) Wer kommt für die Kosten auf?
Wer trägt die Verantwortung, wenn der Strahl nicht "absolut exakt" ausgerichtet ist?

Schöne Woche noch an alle!

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