Teilchenbeschleuniger
Auf Kollisionskurs

Der größte Teilchenbeschleuniger der Welt soll die letzten Rätsel um die Entstehung des Universums lösen. Nahe Genf geht die sechs Milliarden Euro teure Anlage bald in Betrieb. Den Protonen steht ein Höllenritt bevor.
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DÜSSELDORF. Superstarke Magnete werden die Protonen 100 Meter unter der Erde durch einen 27 Kilometer langen Ringtunnel rasen lassen. Runde um Runde, bis die Kernteilchen eine Geschwindigkeit von 299 792 Kilometer in der Sekunde erreicht haben und damit fast so schnell sind wie das Licht. Dann werden sie auf die Gegenfahrbahn umgeleitet, um in vier gewaltigen Experimentierhallen mit voller Wucht frontal aufeinanderzuprallen. Dabei sollen sie zerplatzen wie Wassermelonen, die an die Wand geschleudert werden.

Wissenschaftler aus 20 Nationen wollen hier die größten Rätsel der modernen Physik und die letzten Geheimnisse um die Entstehung des Weltalls lösen. Bis zu 600 Millionen Zusammenstöße pro Sekunde sollen sich in den unterirdischen Kammern ereignen, wenn der Large Hadron Collider (LHC), der weltgrößte und rund sechs Milliarden Euro teure Teilchenbeschleuniger im schweizerisch-französischen Grenzgebiet bei Genf im Sommer auf Touren gekommen ist. Mit einem Finanzierungsanteil von gut 20 Prozent ist Deutschland der größte Geldgeber. Nach sechs Jahren Bauzeit werden in diesen Wochen die ersten Teile der Anlage in Betrieb genommen. In aufwendigen Experimenten wollen die Forscher neuen, noch unbekannten Atomteilchen nachspüren und herausfinden: Woraus besteht die geheimnisvolle Dunkle Materie? Gibt es versteckte Parallelwelten? Was passiert in Schwarzen Löchern, und wie war das beim Urknall, der Geburtsstunde des Weltalls? Einige Physiker hoffen sogar, mithilfe des LHC die sogenannte Weltformel zu finden, nach der Albert Einstein und Werner Heisenberg vergeblich suchten und die alle vier heute bekannten Naturkräfte erklären soll: die elektromagnetische Kraft, die Schwache und Starke Wechselwirkung sowie die Gravitation.

Professor Joachim Mnich erforscht, was die Welt im Innersten zusammenhält, bereits seit zwei Jahren am Deutschen Elektronensynchrotron in Hamburg. Als Gastwissenschaftler am weltgrößten Forschungszentrum für Teilchenphysik, dem Genfer Cern (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire - Europäischer Rat für Kernforschung), zählt er zu den Quantenphysikern, die jene unterirdischen Atomkollisionen verfolgen und auswerten dürfen. Was sich später mit den Ergebnissen dieser Grundlagenforschung anfangen lässt, kann auch er noch nicht voraussagen. "Manche glauben, dass es irgendwann ein Quark-Kraftwerk gibt", sagt Mnich; er selber glaubt das wohl nicht. Dennoch ist er sicher, dass der Aufwand lohnt: "Wir kennen erst fünf Prozent der Materie, die sich im Weltall befindet, da kann es viele Überraschungen geben."

Vor der Jagd auf Dunkle Materie und Schwarze Löcher muss die unterirdische Teilchenrennbahn auf Touren kommen. Mit einem Knopfdruck ist das nicht getan. Der Anlauf der High-Tech-Anlage wird sich über Monate hinziehen. Denn um die Kernteilchen (Hadronen) im Rotationsverfahren auf Lichttempo zu beschleunigen, sind gigantische Kräfte erforderlich. Für die Antriebsenergie sorgen im LHC sehr starke Magnetfelder von über neun Tesla, das entspricht dem 100 000-Fachen des Erdmagnetfelds. Sie werden von 9 300 Magneten erzeugt, die sich über die Ringbahn verteilen. Die 1 232 größten dieser Magnete sind je 15 Meter lang und 35 Tonnen schwer. 416 davon fertigte Babcock Noell in Würzburg und Zeitz. Die Spulen der Elektromagnete werden mit flüssigem Helium auf eine Temperatur knapp über dem absoluten Nullpunkt bei minus 273 Grad Celsius heruntergekühlt. Dadurch werden sie supraleitend und können die hohen elektrischen Ströme ohne elektrischen Widerstand transportieren. Der Teilchenbeschleuniger braucht etwa 120 Megawatt - rund zehn Prozent des Stroms, der in einem großen Kernkraftwerk erzeugt wird.

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