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30.03.2010

Genf - Es ist kurz nach 13 Uhr. Im Kontrollraum des Large Hadron Collider (LHC) brechen die Forscher in Applaus aus, als die Detektoren die Kollision anzeigen. Der mit Spannung erwartete Hochgeschwindigkeitscrash winziger Elementarteilchen im weltgrößten Teilchenbeschleuniger hat offenbar geklappt: Zwei Protonenstrahlen sind in der ringförmigen, unterirdischen Röhre wie geplant mit einer Energie von je 3,5 Teraelektronenvolt (TeV) aufeinandergeprallt. Sie wurden dafür nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Jedes Proton hat dabei in etwa die Energie eines springenden Flohs - allerdings besteht ein Floh aus rund hundert Milliarden Milliarden (10 hoch 20) solcher Teilchen.

"Wir sind sehr glücklich" sagte Cern-Generaldirektor Rolf-Dieter Heuer nach dem Gelingen des Experiments. Dem deutschen Wissenschaftler war die Erleichterung anzusehen, als er den Kollegen in Genf seine Glückwünsche per Videokonferenz aus Japan überbrachte.

"Das ist der Höhepunkt der Arbeit Tausender Menschen über Jahrzehnte und der Beginn einer neuen Ära der Teilchenphysik", sagte der Forschungsdirektor des Hamburger Teilchenforschungszentrums Desy, das an zwei LHC-Detektoren beteiligt ist. Die nun beobachteten Kollisionen sind 3,5-mal stärker als in jedem früheren Teilchenbeschleuniger und markieren den Beginn der wissenschaftlichen Experimente am LHC.

Am Dienstagvormittag verzögerten zwei kleinere technische Fehler das Experiment. Erst gab es Probleme mit der Energieversorgung, dann bremste ein Sicherheitssystem die Maschine irrtümlicherweise aus. "Es ist eine komplett neue Anlage", sagte Heuer. Es sei keine Überraschung, wenn die Dinge nicht beim ersten Anlauf funktionierten. Doch kurze Zeit später hatten die Forscher Erfolg. Der Cern-Wissenschaftler Steve Myers hatte die Kollisionen im Vorfeld mit dem Versuch verglichen, zwei Nadeln über den Atlantik zu schießen, die sich auf halbem Weg treffen sollen.

Die Forscher hoffen, bei den Crashs Partikel wie das Higgs-Boson nachzuweisen, die bislang nur theoretisch beschrieben sind. Das Higgs-Boson ermöglicht gemäß dem Standardmodell der Physik, dass Teilchen überhaupt eine Masse haben. Wenn das auch als "Götterteilchen" bekannte Boson existiere, werde es auch am LHC entdeckt, sagte Cern-Generaldirektor Rolf-Dieter Heuer. Das Standardmodell erkläre zudem lediglich vier bis fünf Prozent der Materie- und Energiedichte des Universums, der Rest liege im Dunkeln. "Ich erhoffe mir wirklich in den nächsten paar Jahren das erste Licht in dieses dunkle Universum", so Heuer.

Mittelfristiges Ziel: sieben Teraelektronenvolt

Die Physiker extrahieren für das Experiment Kerne von Wasserstoffatomen. Diese Protonen werden dann mit jeweils 3,5 TeV aufeinander geschossen. Ein TeV entspricht einer Billion Elektronenvolt. Das Experiment sei aber noch weit davon entfernt, die Bedingungen zur Zeit des Urknalls nachzustellen, sagte Heuer.

Die Teilchenphysiker planen derzeit eine zweijährige Betriebsphase bis 2012. Danach stehen Umbauarbeiten an, bevor der Betrieb bei noch höheren Energien bis 7 TeV weitergeht. Dabei sollen sich dann Bedingungen wie kurz nach dem Urknall simulieren lassen.

Der LHC war nach mehr als einjährigen Reparaturarbeiten im November wieder angelaufen. Der milliardenteure Beschleuniger musste im September 2008 wegen schwerer Pannen kurz nach der Inbetriebnahme gleich wieder abgestellt werden. Beim Neustart lief die Maschine zunächst nur mit gebremster Kraft an, seitdem wird die Energie der im Ring kreisenden Teilchen langsam erhöht.