Bei Teilchenkollisionen haben Forscher am LHC ein neuartiges Phänomen entdeckt, das darauf schließen lässt, dass es eine Kopplung zwischen kollidierenden Protonen gibt. Das Phänomen könnte ein Hinweis auf den Zustand des Universums Sekundenbruchteile nach dem Urknall sein.
Die Forscher am Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) haben ein bislang unbekanntes Phänomen entdeckt: Im Juli 2010 hatten die Forscher vom Experiment Compact Muon Solenoid (CMS) festgestellt, dass einige der Protonen auf eine bestimmte Weise korreliert sind. Das Phänomen könnte einen Hinweis auf den Zustand des Universums wenige Nanosekunden nach dem Urknall geben.
Kopplung am Kollisionspunkt?
Die Teilchen seien im gleichen Winkel vom Ort der Kollision weggeflogen. Das lasse den Schluss zu, "dass sie zum Zeitpunkt ihrer Entstehung am Kollisionspunkt in bestimmter Weise gekoppelt waren", heißt es in einer Mitteilung des europäischen Kernforschungszentrums (Cern) in Genf. Das CMS ist eines von zwei Vielzweckexperimenten am LHC.
Bild 1/1: Proton-Proton-Kollision im CMS-Detektor bei 7 TeV Energie, in der mehr als 100 geladene Teilchen erzeugt wurden (Bild: Cern)
Nach einer langwierigen Reparatur an dem LHC kollidieren seit März 2010 Teilchenstrahlen mit einer Energie von 7 Teraelektronenvolt (TeV) in der 27 km langen Röhre unter dem schweizerisch-französischen Grenzgebiet. Das fragliche Phänomen war bei Kollisionen im Juli entdeckt worden.
Noch keine Erklärung
Die Forscher können sich den Grund dafür noch nicht erklären. Es sei eine Reihe von Interpretationen möglich. Das Phänomen erinnere an Ereignisse, die bei der Kollision von Schwerionen am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) in Upton im US-Bundesstaat New York entdeckt worden seien. "Wir haben aktiv nach einem solchen Phänomen gesucht, das in Proton-Proton-Kollisionen bislang noch nie gesehen worden ist. Mehr Daten werden den Ursprung dieses Effekts ergründen lassen", erklärte Guido Tonelli. Der Physiker ist der Sprecher des CMS.
Bild 1/95: Lage des LHC und der vier Experimente bei Genf (Bild: CERN)
Bild 2/95: LHC
Bild 3/95: Lage des LHC und der vier Experimente bei Genf (Bild: CERN)
Bild 4/95: Supraleitende Magnete im Tunnel. Die Magnete krümmen den Teilchenstrahl (Foto: CERN)
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Bild 6/95: Supraleitende Magnete im Tunnel. Die Magnete krümmen den Teilchenstrahl (Foto: CERN)
Bild 7/95: In dem 27 km langen Tunel fahren die Techniker mit dem Fahrrad (Foto: CERN)
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Bild 9/95: In dem 27 km langen Tunnel fahren die Techniker mit dem Fahrrad (Foto: CERN)
Bild 10/95: Test der Magnete (Foto: CERN)
Bild 11/95: LHC
Bild 12/95: Ein Magnet vor dem Einbau (Foto: CERN)
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Bild 14/95: Ein Magnet wird in den Tunnel hinabgelassen (Foto: CERN)
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Bild 16/95: Die ersten Magnete werden miteinander verbunden (Foto: CERN)
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Bild 18/95: Teile des kryogensichen Systems des CERN (Foto: CERN)
Bild 19/95: LHC
Bild 20/95: Teile des kryogenischen Systems des CERN (Foto: CERN)
Bild 21/95: Montage der supraleitenden Magnete (Foto: CERN)
Bild 22/95: LHC
Bild 23/95: Blick ins Kontrollzentrum, das Gehirn des CERN (Foto: CERN)
Bild 24/95: LHC
Bild 25/95: Das Experiment Atlas (Foto: CERN)
Bild 26/95: LHC
Bild 27/95: Das Experiment Atlas im Bau (Foto: CERN)
Bild 28/95: LHC
Bild 29/95: Das Experiment Atlas im Bau (Foto: CERN)
Bild 30/95: LHC
Bild 31/95: Einer der Detektoren von Atlas (Foto: CERN)
Bild 32/95: LHC
Bild 33/95: Einbau von Elementen des Atlas-Experimentes (Foto: CERN)
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Bild 35/95: Einbau von Elementen des Atlas-Experiments (Foto: CERN)
Bild 36/95: Muon-Kammer des Atlas. Darin sollen der Weg und die Energie von Muonen registriert werden (Foto: CERN)
Bild 37/95: LHC
Bild 38/95: Kalorimeter von Atlas (Foto: CERN)
Bild 39/95: LHC
Bild 40/95: Das Experiment Atlas im Bau (Foto: CERN)
Bild 41/95: LHC
Bild 42/95: Das Experiment CMS (Foto: CERN)
Bild 43/95: LHC
Bild 44/95: Das Experiment CMS kurz vor der Schließung (Foto: CERN)
Bild 45/95: LHC
Bild 46/95: Das Experiment CMS im Bau (Foto: CERN)
Bild 47/95: LHC
Bild 48/95: Das Experiment CMS im Bau (Foto: CERN)
Bild 49/95: LHC
Bild 50/95: Das Experiment CMS im Bau (Foto: CERN)
Bild 51/95: LHC
Bild 52/95: Das Experiment Alice mit geschlossenen ... (Foto: CERN)
Bild 53/95: LHC
Bild 54/95: ... und offenen Magnettüren (Foto: CERN)
Bild 55/95: LHC
Bild 56/95: Das Experiment Alice im Bau (Foto: CERN)
Bild 57/95: LHC
Bild 58/95: Der Muon-Spektrometer von Alice (Foto: CERN)
Bild 59/95: LHC
Bild 60/95: Spurendriftkammer von Alice (Foto: CERN)
Bild 61/95: LHC
Bild 62/95: Spurendriftkammer von Alice (Foto: CERN)
Bild 63/95: Die Kaverne des LHCb (Foto: CERN)
Bild 64/95: LHC
Bild 65/95: Die Kaverne des CMS im Bau (Foto: CERN)
Bild 66/95: LHC
Bild 67/95: Die Kaverne des Atlas im Bau (Foto: CERN)
Bild 68/95: LHC
Bild 69/95: Simuliertes Higgs-Ereignis: Ein Higgs-Boson entseht aus der Kollision zweier Protonen... (Bild: CERN)
Bild 70/95: LHC
Bild 71/95: Simuliertes Higgs-Ereignis: Ein Higgs-Boson entsteht aus der Kollision zweier Protonen... (Bild: CERN)
Bild 72/95: ... und zerfällt in Sekundenbruchteilen in vier Muonen (Bild: CERN)
Bild 73/95: LHC
Bild 74/95: Aufbau des Atlas (Bild: CERN)
Bild 75/95: LHC
Bild 76/95: So könnte die Erzeugung eines Schwarzen Loches im Atlas-Experiment aussehen (Bild: CERN)
Bild 77/95: LHC
Bild 78/95: So könnte die Erzeugung eines Schwarzen Lochs im Atlas-Experiment aussehen (Bild: CERN)
Bild 79/95: Schwarzes Loch im Atlas: Kritiker fürchten den Weltuntergang (Bild: CERN)
Bild 80/95: LHC
Bild 81/95: Schwarzes Loch im Atlas: Kritiker fürchten den Weltunergang (Bild: CERN)
Bild 82/95: Simulation der Registrierung eines Z-Bosons im CMS (Bild: CERN)
Bild 83/95: LHC
Bild 84/95: Simulation der Regsiteiorung eines Z-Bosons im CMS (Bild: CERN)
Bild 85/95: Simulation der Entstehung und des Zerfalls eines Higgs-Teilchens im Experiment CMS (Bild: CERN)
Bild 86/95: LHC
Bild 87/95: Simulation der Kollision von Bleiionen in Alice (Bild: CERN)
Bild 88/95: LHC
Bild 89/95: Simulation der Kollision von Bleiionen in Alice (Bild: CERN)
Bild 90/95: LHC
Bild 91/95: Simulation eines Ereignisses im Experiment LHCb (Bild: CERN)
Bild 92/95: LHC
Bild 93/95: Rolf-Dieter Heuer, designierter Chef des CERN (Foto: DESY)
Bild 94/95: LHC
Bild 95/95: Rolf-Dieter Heuer, Chef des CERN (Foto: DESY)
Die am CMS beschäftigten Forscher haben die Ergebnisse ihrer Experimente in einem wissenschaftlichen Aufsatz(öffnet im neuen Fenster) beschrieben, der in dem Fachmagazin Journal of High Energy Physics erscheinen wird, das von der Forschungseinrichtung Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati im italienischen Triest herausgegeben wird. Jetzt soll die wissenschaftliche Gemeinschaft die Erkenntnisse beurteilen.
Auf der Suche nach Higgs
Der LHC ist der derzeit leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt. Von dort durchgeführten Experimenten versprechen sich die Teilchenphysiker grundlegende Erkenntnisse 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.
Allerdings gibt es auch Kritiker, die befürchten, die Experimente am LHC könnten den Weltuntergang auslösen. Bei den Teilchenkollisionen könnten schwarze Löcher entstehen, die die Erde zerstören würden, begründen sie ihre Ansicht. Eine in Zürich lebende Deutsche hatte deshalb mehrfach versucht durchzusetzen, dass die Bundesregierung die Versuche am LHC stoppt. Das Bundesverfassungsgericht hielt aber das von der Klägerin heraufbeschworene Weltuntergangsszenario für unbegründet und wies die Klage ab.
