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CERN: Urknall-Simulation im Teilchenbeschleuniger LHC

CERN UrknallSimulation Teilchenbeschleuniger
(c) AP (Martial Trezzini)
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Physiker ließen Teilchen mit noch nie dagewesener Energie aufeinander prallen. Dadurch sollen Bedingungen wie beim Urknall erzeugt werden. Die Angst vor "kleinen schwarzen Löchern" bleibt unbegründet.

Das bisher spannendste Experiment im weltgrößten Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Kernforschungszentrum CERN geht in die nächste Runde. Unter Jubel und Applaus ließen Forscher Protonen mit bisher noch nie dagewesener Energie aufeinanderprallen. Schon Tage zuvor jagten Protonenstrahlen mit einer Stärke von jeweils 3,5 Tera-Elektronenvolt (TeV) durch den ringförmigen 27 Kilometer langen Tunnel der Forschungseinrichtung. Dass die Kollisionen überhaupt stattgefunden haben, war keine leichte Aufgabe, sagt CERN-Generaldirektor Rolf-Dieter Heuer: "Es ist, als ob sie zwei Nadeln über dem Atlantik zusammenstoßen lassen wollen."

Kleine Panne verzögerten Kollisionen

Das CERN überträgt das Experiment als Livestream-Video. Zum geplanten Zeitpunkt der Kollision gab es aber nichts zu sehen. Grund dafür war eine elektrische Störung, die das Sicherheitssystem des LHC dazu veranlasste, die hochenergetischen Teilchenstrahlen aus dem Beschleunigerring wieder hinauszuleiten. Die gigantische Maschine musste neu gestartet werden. Aber selbst die gelungenen Kollisionen waren für Zuseher nicht sonderlich spektakulär, abgesehen vom gezeigten Enthusiasmus der Physiker in den Kontrollräumen. Die Zusammenstöße der Elementarteilchen finden in riesigen Messgeräten statt, selbst die Forscher am CERN sehen nur Zahlen und Grafiken als Ergebnis.

Beginn einer neuen Ära

Für die Forscher beginnt jetzt die schwierige Arbeit, die Daten der Kollisionen zu analysieren. Am CERN freut man sich aber darauf, man sei "voller Emotionen", so Fabiola Gianotti, Sprecherin des Messgeräts ATLAS. Die Strahlen seien perfekt aufeinander geprallt, wodurch man eine Menge Daten gewinnen konnte. "Das ist der Beginn einer neuen Ära der Physik-Forschung", so Gianotti.

Keine schwarzen Löcher

Die Befürchtung vieler Kritiker, dass bei der Kollision mit einer Energie von 7 TeV mikroskopische schwarze Löcher entstehen könnten, teilen die Physiker nicht. Aufgrund der Prinzipien der Schwerkraft sei es unmöglich, dass solche schwarzen Löcher auftreten könnten, schreibt das CERN in einem Artikel über die Sicherheit des LHC. Der Weltuntergang stehe nicht bevor, sagt Heuer. Da bisher die Erde noch nicht implodiert ist, dürfte er Recht behalten. Von ihren Experimenten erhoffen sich die Wissenschafter Aufschlüsse über die Entstehung des Universums und der Materie vor 13,7 Milliarden Jahren. Unter anderem suchen die Forscher auf nach dem bisher nur theoretisch bekannten Higgs-Boson, das für das aktuelle Standardmodell der Physik von großer Bedeutung ist.

Österreich forscht mit

Auch in Wien wartet man schon sehnsüchtig auf die ersten Ergebnisse von Kollisionen im LHC. So wertet eine Gruppe des Instituts für Hochenergiephysik (HEPHY) die anfallenden CERN-Daten auf Hinweise auf Dunkle Materie aus. Über die Natur dieser mysteriösen Materie, die bisher nur anhand ihrer Schwerkraftwirkung nachgewiesen werden konnte, gibt es derzeit nur Theorien. Eine weitere HEPHY-Gruppe arbeitet an der sogenannten starken Wechselwirkung, also an der Kernkraft. Auch daran gäbe es noch genug zu forschen. "Wir müssen zuerst die bekannte Physik verstehen, um neue, unbekannte Physik zu erkennen", sagte HEPHY-Leiter Christian Fabjan.

Neuer Energierekord

Seit November läuft alles am LHC nach Plan. Davor musste die größte Maschine der Welt fast ein Jahr pausieren, nachdem ein technischer Defekt zu einem Austritt von Kühlmittel und Schäden am Beschleuniger geführt hatte. Am 19. März 2010 wurde ein neuer Energie-Weltrekord aufgestellt. Mit 3,5 TeV jagen die Protonenstrahlen seitdem mit der dreifachen Energie durch die Röhre wie beim bisherigen Rekord, der vom Tevatron-Beschleuniger bei Chicago gehalten wurde.

Neuartige Entwicklungen

Das LHC-Projekt ist unter Kritik gekommen, da es enorm viel Energie und Geld verschlingt, ohne offensichtliche praktische Anwendungen zu liefern. Oft werden aber am CERN Dinge entwickelt werden, die erst Jahre später im Alltag Einzug erhalten. So wurde etwa 1973 im Zuge des CERN-Beschleunigerprojekts SPS (Super Proton Synchrotron) von einem dänischen Forscher der erste kapazitive Touchscreen entwickelt. Damals sorgte die Idee in der Öffentlichkeit noch nicht für Furore, inzwischen ist das Konzept dank dem Erfolg des iPhone aus der Technikwelt aber nicht mehr wegzudenken. Man kann also nicht wissen, welche Erkenntnisse des LHC-Experiments eines Tages in jeder Jackentasche stecken werden.

(Ag./db)