Ingenieure verdoppeln Strahlenenergie im Teilchenbeschleuniger LHC
Das europäische Kernforschungszentrum CERN in der Schweiz will es wissen: Ab 2015 sollen Teilchen im weltgrößten Teilchenbeschleuniger LHC mit fast doppelter Energie kollidieren. Das könnte der Physik neue Horizonte eröffnen.
Ingenieure haben an 1695 Verbindungen zwischen den Dipolmagneten mehr als 10.000 elektrische Leitungen verstärkt. 2015 soll der weltgrößte Teilchenbeschleuniger LHC Protonenstrahlen mit 13 statt acht Tera-Elektronenvolt kollidieren lassen.
Foto: Anna Pantelia/CERN
„Der LHC wird nun mit fast doppelter Strahlenenergie arbeiten, und das hat ein enormes Potenzial für bedeutende neue Entdeckungen noch über das Higgs-Boson hinaus“, erklärt der britische Teilchenphysiker John Wolmersley gegenüber dem Portal Scinexx.
„Mit den höheren Teilchenstrahl-Energien und Intensitäten wird der LHC neue Horizonte für die Physik und für künftige Entdeckungen öffnen“, ist auch Rolf Heuer überzeugt, Generaldirektor des europäischen Kernforschungszentrums CERN bei Genf. „Ich bin gespannt, was die Natur dann noch für uns in petto hat.“
Heuer: LHC ist fast wie eine neue Maschine
Um den Large Hadron Collider (LHC) zu warten und anschließend mit noch höherer Leistung neu zu starten, hatten die Ingenieure vor rund eineinhalb Jahren den sogenannten Long Shutdown 1 eingeleitet. Erster Schritt: Sie mussten zunächst die 15 Meter langen Dipolmagnete aufwärmen – denn deren Niob-Titan-Spulen sind nur supraleitend bei einer Betriebstemperatur von 1,9 Kelvin, umgerechnet minus 271,25 Grad Celsius. Über mehrere Wochen zog sich der Temperaturanstieg in den Magneten, die gemeinsam den 27 Kilometer langen Ring bilden.
Modell eines Strahlrohres des LHC: Die Protonenstrahlen rasen in entgegengesetzter Richtung durch den 27 Kilometer langen ringförmigen Beschleuniger und prallen schließlich aufeinander. Dadurch konnten die Physiker bereits das Higgs-Boson beweisen.
Quelle: Guillaume Jeanneret/CERN
Als alle Sektoren Raumtemperatur erreicht hatten, konnten die Ingenieure das Kühlmittel – flüssiges Helium – ablassen, und die Hüllen um die Magnete öffnen, ebenso die Verbindungen zwischen ihnen. Sie
tauschten 15 Dipolmagnete wegen Altersschwäche aus und verstärkten an 1695 Verbindungen mehr als 10.000 elektrische Leitungen. Heuer: „Nach der Arbeit der letzten zwei Jahre ist LHC fast wie eine neue Maschine.“
Sensorbestückter Tischtennisball checkt Strahlrohre
Ein Teil des Prüfchecks war übrigens genial simpel: Die Ingenieure schickten einen sensorbestückten Tischtennisball durch das Strahlrohr und erkannten so Dellen und Verformungen, die beim Erwärmen entstehen können.
Nach allen Upgrades kühlten sie die Magneten wieder auf die Arbeitstemperatur von 1,9 Grad über dem absoluten Nullpunkt herunter. „Solch einen außergewöhnlichen Beschleuniger neu zu starten, ist alles andere als Routine“, sagt Heuer. „Trotzdem bin ich zuversichtlich, dass wir den Plan einhalten können, im Mai 2015 wieder Kollisionen einzuleiten.“
Protonenstrahlen sollen 2015 mit 13 Tera-Elektronenvolt kollidieren
Wenn im März 2015 wieder Protonenstrahlen in entgegengesetzter Richtung durch den LHC schießen, haben es die Magnete faustdick hinter den Ohren: Sie sollen es möglich machen, dass die Protonenstrahlen mit einer Schwerpunktenergie von 13 Tera-Elektronenvolt (TeV) kollidieren und den Forschern einen Blick auf elementarste Teilchen freigeben.
Ohne Fahrrad läuft hier nichts: Der ringförmige Teilchenbeschleuniger LHC ist 27 Kilometer lang. Derzeit kühlt er wieder auf Betriebstemperatur runter und soll im Mai 2015 in Betrieb gehen.
Quelle: Maximilien Brice/CERN
Als zwischen 2010 und 2013 die Protonenstrahlen mit 8 TeV zusammenkrachten, schafften es die Forscher bereits, das lang gesuchte Higgs-Teilchen nachzuweisen. Das Gottesteilchen ist eine Art Klebstoff, der verschiedene Elementarteilchen zusammenhält, aus denen Materie besteht.
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