Teilchenphysik Kernforschungszentrum Cern: LHC-Teilchenbeschleuniger in Genf wieder in Betrieb

Nach drei Jahren Umbaupause ist am Freitag der Teilchenbeschleuniger LHC am europäischen Kernforschungszentrum Cern wieder in Betrieb gegangen. Die Experimente dort sollen das Standardmodell der Teilchenphysik prüfen.

Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider am europäischen Forschungszentrum CERN
Blick auf einen der Teilchendetektoren am Teilchenbeschleuniger LHC. Bildrechte: imago images/JAMES BRITTAIN

Der Teilchenbeschleuniger "Large Hadron Collider" am europäischen Forschungszentrum Cern ist am Freitag wieder in Betrieb gegangen. In den vergangenen drei Jahren war die Anlage mit ihrem unterirdischen, 27 Kilometer langen Ringtunnel technisch grundlegend überholt und aufgewertet worden. Unter anderem waren die Leistungsfähigkeit des Beschleunigers und der angeschlossenen Detektoren deutlich erhöht worden. Bis Ende Juni wird der Beschleuniger nun langsam auf seine volle Leistung heraufgefahren.

Teilchenkollision bei 13,6 Billionen Elektronenvolt

In der Anlage werden Protonen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und schließlich zur Kollision gebracht. Dadurch zerfallen sie in ihre Bestandteile, die noch winzigeren Elementarteilchen, aus denen das Universum aufgebaut ist. Die Forscher am Cern in der Nähe des schweizerischen Genf wollen so das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik überprüfen und seine Schwachstellen aufdecken. Dazu simuliert der Beschleuniger Bedingungen, wie sie den Theorien zufolge im frühen Universum vor fast 14 Milliarden Jahren geherrscht haben müssen.

In dem Ringtunnel zirkulieren die Protonenstrahlen dafür mit einer Injektionsenergie von 450 Milliarden Elektronenvolt. Für eine Kollision wird diese Energie auf 13,6 Billionen Elektronenvolt hochgefahren.

Größte Leistung bislang: Entdeckung des Higgs-Teilchens 2012

Blick in einen Tunnel durch den eine lange blaue Röhre verläuft.
Die Protonen werden in Röhren beschleunigt, die durch einen 27 Kilometer langen, ringförmigen Tunnel verlaufen. Bildrechte: imago images/JAMES BRITTAIN

2012, während der ersten der beiden bereits vergangenen Betriebsphasen, wurde bei einer solchen Kollision das Higgs-Boson nachgewiesen, das als das Teilchen gilt, das aller Materie ihre Masse verleiht. Die jetzt beginnende Betriebsphase soll vier Jahre andauern.

Bis Ende 2025 wollen die Forscher die Zahl der Kollisionen verdoppeln und bis zu einer Billiarde Kollisionen pro Jahr stattfinden lassen. Eine so hohe Zahl ist notwendig, da nur bei etwa jeder 100.000 Kollision neue Phänomene feststellbar sind. Die Auswertung der Daten aus den Experimenten kann allerdings oft viele Jahre in Anspruch nehmen.

Cern-Physiker werden W-Boson überprüfen

Daher kann es passieren, dass Sensationen erst lange Zeit nach dem eigentlichen Experiment entdeckt werden. Das war kürzlich am US-Forschungszentrum für Teilchenphysik Fermilab passiert. Eine Analyse von über zehn Jahre alten Daten hatte gezeigt, dass das sogenannte W-Boson eine deutlich höhere Masse hatte, als vom Standardmodell der Teilchenphysik hervorgesagt. Die Physiker am Cern werden nun versuchen, diese Messungen zu bestätigen. In diesem Fall könnte das Ergebnis ein Hinweis auf ein weiteres Elementarteilchen oder eine bislang unbekannte Grundkraft sein.

(ens/dpa)

Dieses Thema im Programm: MDR AKTUELL | Nachrichten | 22. April 2022 | 14:30 Uhr

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