Kernforschungszentrum Cern Teilchenbeschleuniger LHC läuft wieder

Monatelang hatte die mächtigste Maschine der Welt stillgestanden, nun läuft der Teilchenbeschleuniger LHC wieder. Forscher hoffen, damit gänzlich neue Partikel zu entdecken - und erste Hinweise dafür scheint es zu geben.

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Jeden Winter beginnt das große Reparieren. Dann wird der Large Hadron Collider am Genfer Kernforschungszentrum Cern für mehrere Monate abgeschaltet - um die hochsensible Technik wieder fit zu machen und, wo möglich, im Detail noch zu verbessern. Den sogenannten Extended Year End Technical Stop gab es auch in diesem Jahr - und nach 17 Wochen der Reparatur und Aufrüstung ist die Anlage nun wieder am Netz.

Unter anderem war einer der gut 1200 supraleitenden Magnete in dem 27 Kilometer langen Beschleunigerring ausgetauscht worden. Sie halten die Teilchen auf ihrem ringförmigen Kurs. Um den Magneten austauschen zu können, musste das zur Kühlung der Anlage verwendete Helium abgelassen werden.

Wie wichtig die Magnete sind, hatte man am Cern 2008 leidvoll erfahren. Kurz nach dem ersten Start des LHC hatte sich ein Magnet zu stark erwärmt: Heliumleitungen explodierten, 500 Meter des Tunnels wurden beschädigt. Die Aufräumarbeiten dauerten ein ganzes Jahr. So ein Problem soll sich keinesfalls wiederholen.

Wie der LHC funktioniert, erfahren Sie auch hier im Video:

Cern

Bei den Wartungsarbeiten in diesem Jahr war auch an einem Vorbeschleuniger, dem Super Proton Synchrotron (SPS), der sogenannte beam dump ausgetauscht worden. Das sind massive Blöcke, etwa aus Kohlenstoff oder Metall, in die der Teilchenstrahl bei einer Abschaltung des Beschleunigers gezielt gelenkt werden kann, ohne Schaden anzurichten.

Am CMS-Detektor, das ist einer der beiden großen Teilchendetektoren am LHC, gab es auch Aufrüstungsarbeiten. Dort erhielt die Kamera zusätzliche Sensoren, um in Zukunft genauere Bilder von Teilchenkollisionen machen zu können.

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LHC: Die Weltmaschine

In den ersten Wochen nach dem Neustart werden noch deutlich weniger Teilchen als normal im Beschleunigerring unterwegs sein. So können die Gerätschaften erst noch getestet werden, bevor dann in einigen Wochen die Zahl der Partikel stark erhöht wird - und sie nahezu mit Lichtgeschwindigkeit zusammenstoßen.

Die bisher größte Entdeckung am LHC war das Higgs-Boson. Dieses Teilchen war das letzte im sogenannten Standardmodell, das Forscher zuvor zwar postuliert hatten, aber nicht nachweisen konnten. Für den experimentellen Nachweis 2012 gab es ein Jahr später den Nobelpreis. Allerdings - und das war nicht unumstritten - nicht für das Cern oder seine Forscher, sondern die Theoretiker Peter Higgs und François Englert. Sie hatten das Boson fast ein halbes Jahrhundert zuvor vorhergesagt.

Teilchen-Quiz

Am Cern hofft man drauf, dass der LHC nun endlich auch Hinweise auf eine Physik jenseits des Standardmodells liefert. Und womöglich - wie gesagt: womöglich - ist man bereits fündig geworden. (Lesen Sie hier die Cern-Mitteilung zum Thema.)

Zufall oder neue Physik?

Bei sogenannten B-Mesonen scheinen sich wundersame Effekte gezeigt zu haben. Diese kurzlebigen Teilchen können entstehen, wenn Protonen im LHC-Beschleunigerring aufeinander geschossen werden. Und in seltenen Fällen scheinen die B-Mesonen auf eine andere Art zerfallen als es die bisherige Physik vermuten lassen würde.

Ist das tatsächlich ein Hinweis auf das Wirken neuer, bislang unbekannter Teilchen? Das ist noch nicht klar. Die am LHCb-Detektor gesammelten Hinweise sind noch nicht so verlässlich, dass man am Cern schon von einer Entdeckung sprechen will.

Die Hinweise auf Besonderheiten beim Zerfall der B-Mesonen stammen noch aus den Daten der ersten LHC-Betriebsrunde im Jahr 2013. Seit 2015 sind noch große Mengen weiterer Daten zu dieser Frage gesammelt worden, sie sind aber noch nicht zu Ende ausgewertet. Womöglich kann der LHC also schon bald liefern, worauf Physiker schon lange hoffen: die ersten Bausteine für eine Brücke zur Physik jenseits des Standardmodells.

chs

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