LHC: Kollision von Teilchenstrahlen mit Rekordenergie (U)

Probleme an Magneten am Vormittag

Nach Problemen an den supraleitenden Magneten an Vormittag ist es den Wissenschaftlern am Cern am Mittag gelungen, Teilchenstrahlen im Large Hadron Collider kollidieren zu lassen. Die Strahlen prallten mit einer Energie von 7 Teraelektronenvolt (TeV) aufeinander. Es war die erste künstlich herbeigeführte Teilchenkollision mit einer solchen Energie.

Am heutigen Dienstag haben die Wissenschaftler am europäischen Kernforschungszentrum Cern erstmals Teilchenstrahlen mit einer Energie von 7 Teraelektronenvolt (TeV) im Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) kollidieren lassen.

Kollision am Mittag

Um 13:06 Uhr prallten zwei Teilchenstrahlen, die jeweils eine Energie von 3,5 TeV hatten, in der 27 km lange Röhre unter dem schweizerisch-französischen Grenzgebiet bei Genf aufeinander. Alle vier Experimente registrierten Teilchenkollisionen. "Die Natur macht das dauernd mit kosmischen Strahlen (und mit höherer Energie), aber das ist das erste Mal, dass das im Labor passiert ist", jubelten die Wissenschaftler über den Twitter-Feed des Cern. Die Kollision der Teilchen, die beinahe mit Lichtgeschwindigkeit (99,9999991 Prozent) aufeinanderprallen, simuliert die Situation, die nach dem Hundertstel einer Milliardstel Sekunde nach dem Urknall herrschte. Dies sei der Beginn einer neuen Ära der Teilchenphysik, kommentierte Cern-Chef Rolf-Dieter Heuer, der live aus Japan, wo er sich gerade aufhält, zugeschaltet war.

Lage des LHC und der vier Experimente bei Genf (Bild: CERN)

Ganz reibungslos war der Versuch jedoch nicht abgelaufen: Am Morgen hatte eine Störung die Kollision zunächst verhindert. In der Nacht waren Strahlen mit einer Energie von je 2,5 TeV durch den LHC gekreist, ohne dass es zu einer Kollision kam. Als die Wissenschaftler begannen, ihre Energie zu erhöhen, gingen die Strahlen verloren, bevor sie die volle Energie von je 3,5 TeV erreichten. Gleichzeitig trat etwa 5 Minuten lang ein Geräusch auf, das auf eine Störung in dem System hinwies. Cern-Chef Heuer sagte, dass solche Fehler bei einer so komplexen Maschine wie dem LHC völlig normal seien. Er habe nie erwartet, dass eine Kollision gleich beim ersten Mal klappen werde, so Heuer.

Probleme am Vormittag

Wie sich im Laufe des Vormittags herausstellte, handelte es sich um ein Problem an den magnetischen Kopplungen im LHC und dem Super Proton Synchrotron (SPS), der als Vorbeschleuniger für den LHC dient. Daraufhin sprang das Quench Protection System (QPS) an und fuhr die supraleitenden Magnete herunter. Das System musste erst neu gestartet werden, bevor neue Teilchenstrahlen auf die Reise geschickt werden konnten. Das QPS war im vergangenen Jahr installiert worden, um einen Schaden an dem Teilchenbeschleuniger, wie er im September 2008 aufgetreten war, zu verhindern.

Im Dezember hatte die Cern-Wissenschaftler bereits einen Weltrekord aufgestellt, als sie Teilchen mit einer Energie von 2,36 TeV kollidieren ließen. Die daraus gewonnenen Daten wurden dazu genutzt, die Experimente zu kalibrieren. Am 19. März 2010 ließen sie dann erstmals einen Strahl mit einer Energie von 3,5 TeV durch den LHC kreisen. Der LHC ist zwar für die doppelte Energie ausgelegt. Wegen der Probleme, die 2008 auftraten, wird der LHC jedoch einstweilen mit der halben Kraft betrieben.

Weltuntergangsszenario

Kürzlich hatte eine in Zürich lebende Deutsche versucht durchzusetzen, dass die Bundesregierung die Versuche am LHC stoppt. Das Bundesverfassungsgericht wies das von der Klägerin heraufbeschworene Weltuntergangsszenario jedoch als unbegründet ab.

Der LHC ist der derzeit leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt. Von dort durchgeführten Experimenten versprechen sich die Teilchenphysiker Antworten auf grundlegende Fragen über das Universum. Ein wichtiges Ziel ist der Nachweis des Higgs-Bosons. Benannt ist es nach dem schottischen Physiker Peter Higgs, der die Existenz dieses subatomaren Teilchens in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts vorhergesagt hatte. Bislang konnte es jedoch noch nicht nachgewiesen werden. Die Teilchenphysiker messen diesem Teilchen eine große Bedeutung bei. Mit seiner Hilfe wollen sie erklären, woher Elementarteilchen ihre Masse bekommen.

Nachtrag vom 30. März 2010, 17:53 Uhr:

Ergänzt durch die Computeranimation der Teilchenkollision im Experiment CMS.