LHC: Jetzt fliegt Blei

Kurz vor der Winterpause ändern die Wissenschaftler im Large Hadron Collider noch einmal das Programm: Ließen sie bisher Protonen durch die Röhre kreisen und kollidieren, wollen sie bis zum Beginn der Winterpause Anfang Dezember Bleiionen aufeinanderprallen lassen.

4. November 2010 um 15:54 Uhr / Werner Pluta

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Heute morgen um 8 Uhr sind die Arbeiten mit Protonen am Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Kernforschungszentrum (Cern) in Genf zu Ende gegangen. Seit März hatten die Wissenschaftler in der 27 km langen Röhre unter dem schweizerisch-französischen Grenzgebiet Protonenstrahlen kollidieren lassen und dabei die Rekordmarke von 7 Teraelektronenvolt (TeV) erreicht.

Bleiionen im LHC

Bevor der Teilchenbeschleuniger am 6. Dezember zu Wartungsarbeiten stillgelegt wird, wollen die Wissenschaftler noch Bleiionen durch ihn jagen und aufeinanderprallen lassen. Da diese schwerer sind als Protonen, kann bei der Kollision mehr Energie freigesetzt werden. Im vollen Betrieb kann freiwerdende Energie bis zu 1.150 TeV betragen.

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Durch die Kollision von Schwerionen soll ein neuer Materiezustand auftreten, das Quark-Gluon-Plasma(öffnet im neuen Fenster) . In diesem Zustand befand sich die Materie einige Milliardstelsekunden nach dem Urknall. Die Wissenschaftler wollen herausfinden, wie sich aus dem Quark-Gluon-Plasma die Materie gebildet hat, aus der das Universum heute besteht. Darüber erhoffen sie sich weitere Erkenntnisse über die Eigenschaften der starken Wechselwirkung(öffnet im neuen Fenster) .

Im Plan

Cern-Chef Rolf Heuer zog eine positive Bilanz für das Jahr 2010. Ein wichtiges Ziel für dieses Jahr sei gewesen, eine Luminosität von 10 ³² zu erreichen. Dieser Wert gibt an, wie viele Protonen gleichzeitig im Beschleuniger kreisen und pro Sekunde kollidieren können. Das schafften die Wissenschaftler am 13. Oktober, zwei Wochen früher als geplant. Seither erreichten sie sogar den doppelten Wert.

Bild 1/95: 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)

Bild 7/95: In dem 27 km langen Tunel fahren die Techniker mit dem Fahrrad (Foto: CERN)

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 12/95: Ein Magnet vor dem Einbau (Foto: CERN)

Bild 14/95: Ein Magnet wird in den Tunnel hinabgelassen (Foto: CERN)

Bild 16/95: Die ersten Magnete werden miteinander verbunden (Foto: CERN)

Bild 18/95: Teile des kryogensichen Systems des CERN (Foto: CERN)

Bild 20/95: Teile des kryogenischen Systems des CERN (Foto: CERN)

Bild 21/95: Montage der supraleitenden Magnete (Foto: CERN)

Bild 23/95: Blick ins Kontrollzentrum, das Gehirn des CERN (Foto: CERN)

Bild 25/95: Das Experiment Atlas (Foto: CERN)

Bild 27/95: Das Experiment Atlas im Bau (Foto: CERN)

Bild 31/95: Einer der Detektoren von Atlas (Foto: CERN)

Bild 33/95: Einbau von Elementen des Atlas-Experimentes (Foto: CERN)

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 38/95: Kalorimeter von Atlas (Foto: CERN)

Bild 42/95: Das Experiment CMS (Foto: CERN)

Bild 44/95: Das Experiment CMS kurz vor der Schließung (Foto: CERN)

Bild 46/95: Das Experiment CMS im Bau (Foto: CERN)

Bild 52/95: Das Experiment Alice mit geschlossenen ... (Foto: CERN)

Bild 54/95: ... und offenen Magnettüren (Foto: CERN)

Bild 56/95: Das Experiment Alice im Bau (Foto: CERN)

Bild 58/95: Der Muon-Spektrometer von Alice (Foto: CERN)

Bild 60/95: Spurendriftkammer von Alice (Foto: CERN)

Bild 63/95: Die Kaverne des LHCb (Foto: CERN)

Bild 65/95: Die Kaverne des CMS im Bau (Foto: CERN)

Bild 67/95: Die Kaverne des Atlas im Bau (Foto: CERN)

Bild 69/95: Simuliertes Higgs-Ereignis: Ein Higgs-Boson entseht aus der Kollision zweier Protonen... (Bild: CERN)

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 74/95: Aufbau des Atlas (Bild: CERN)

Bild 76/95: So könnte die Erzeugung eines Schwarzen Loches im Atlas-Experiment aussehen (Bild: CERN)

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 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 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 87/95: Simulation der Kollision von Bleiionen in Alice (Bild: CERN)

Bild 91/95: Simulation eines Ereignisses im Experiment LHCb (Bild: CERN)

Bild 93/95: Rolf-Dieter Heuer, designierter Chef des CERN (Foto: DESY)

Bild 95/95: Rolf-Dieter Heuer, Chef des CERN (Foto: DESY)

Nach dem Defekt am Kühlsystem im September 2008 und der langwierigen Reparatur läuft der LHC noch nicht mit voller Kraft – er ist ausgelegt für eine Energie von 14 TeV bei der Kollision von Protonen. Dieser Wert soll jedoch erst später erreicht werden. Dennoch entdeckten die Wissenschaftler bei den Kollisionen bei ihren Experimenten bereits bisher unbekannte Phänomene .