Teilchenbeschleuniger LHC
Die komplizierteste Maschine der Menschheit

Kommende Woche läuft in Genf der größte Teilchenbeschleuniger der Welt an. Der Large Hadron Collider (LHC) ist ein Forschungsgerät der Superlative: 31 000 Tonnen Material müssen auf Temperaturen kälter als der Weltraum gebracht werden, damit Wissenschaftler nach der geheimnisvollen Dunklen Energie im Universum suchen können. Ein Forschungsprojekt, das bei manchen Menschen Weltuntergangsängste auslöst.

DÜSSELDROF. Am 10. September läuft in Genf die komplexeste Maschine der Menschheit an. Im Ring des weltgrößten Teilchenbeschleunigers soll erstmals ein Paket aus Protonen (Kerne von Wasserstoffatomen) eine Runde Karussell fahren. Knapp 27 km sind die beiden Vakuumröhren des Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Teilchenphysik-Labor CERN lang, bei nur fünf Zentimetern Durchmesser. Eine perfekte Choreografie aus über 9000 starken Magneten, Sensoren und anderen Komponenten hält die Teilchen in der Kurve. Wahlweise sind es leichte Protonen oder sehr schwere Kerne von Bleiatomen.

„Richtig spannend wird es am 21. Oktober“, erklärt Rolf-Dieter Heuer, ab Januar 2009 neuer Generaldirektor des CERN. Dann sollen die beiden Beschleunigerringe das erste Mal Protonenpakete wie zwei gigantische Hammerwerfer gegenläufig hoch beschleunigen und heftig aufeinander treffen lassen. Ab diesem Moment stoßen die Teilchenphysiker in einen unbekannten Mikrokosmos vor, über den es nur theoretische Vorhersagen gibt. Sie erhoffen sich einen tiefen Einblick in die Natur der grundlegenden Kräfte und elementaren Materiebausteine. Und sie wollen besser verstehen, wie diese nach dem Urknall entstanden. Allerdings werden sich die Forscher noch ein paar Jahre gedulden müssen, bis sie mehr wissen: Die Auswertung der enorm vielen Kollisionsspuren im LHC wird alle bisherigen Maßstäbe der Informationstechnik sprengen.

Eines ist schon jetzt sicher: Der bis dato stärkste künstliche Teilchencrash auf der Erde wird weder die Zeit einfrieren noch ein erdverschlingendes Schwarzes Loch gebären, wie manche befürchten. Warum diese Weltuntergangsszenarien ausgeschlossen sind, erklärt Thomas Müller, der den Bau eines der riesigen Teilchendetektoren am Ring mit gemanagt hat. Seit der Entstehung unseres Sonnensystems seien hier schon kosmische Teilchen mit weitaus höherer Energie als im LHC zusammengestoßen, beruhigt der Physikprofessor von der Universität Karlsruhe, „und weder die Erde noch die Sonne sind bislang von irgendeinem Schwarzen Loch verschluckt worden.“ Tatsächlich könnte der LHC ab und zu ein „Schwarzes Miniloch“ produzieren. „Dieser reißerische Name ist aber irreführend“, so Müller, „für ein echtes, stabiles Schwarzes Loch wäre es viel zu klein.“ Es würde sofort wieder zerfallen und eine schwache Strahlung aussenden, die nach dem englischen Physiker Stephen Hawking benannt ist.

Aus technischer Sicht ist der LHC ein Forschungsgerät der Superlative. Vor allem erfordert es extreme Kälte, allein schon weil über 2000 der starken Magnete supraleitend sein müssen. Insgesamt 31 000 Tonnen Material müssen die Genfer auf Betriebstemperaturen zwischen 4,5 und nur 1,9 Kelvin (-268,7 und -271,3 Grad Celsius) abkühlen. Dafür benötigen sie 700 000 Liter flüssiges Helium und 14 Millionen Liter Flüssigstickstoff.

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