CERN

Erfolgreicher Start des «Large Hadron Colliders» am CERN

Der mit Spannung erwartete Start des Teilchenbeschleunigers am CERN ist am Mittwoch erfolgreich verlaufen. Noch bleibt für die Physiker, unter Ihnen Claude Amsler von der Universität Zürich, aber viel zu tun, bevor die eigentlichen Experimente beginnen können.

Theo von Däniken1 Kommentar

Zwei weisse Punkte blitzen auf dem grauen Bildschirm auf. So schnell wie sie gekommen sind, sind sie auch schon wieder verschwunden. Applaus brandet auf, Hände werden geschüttelt und Schultern geklopft im Kontrollzentrum des CERN. Denn das unscheinbare Blitzen ist das Zeichen, dass ein Protonenstrahl eine volle Runde im Teilchenbeschleuniger «Large Hadron Collider» (LHC) am CERN in Genf zirkuliert ist.

Gespannte Erwartung im Kontrollzentrum des CERN. (Bild: CERN)

Erwartungen übertroffen

«Sie sehen hier das Ergebnis von 20 Jahren harter Arbeit», sagte CERN-Generaldirektor Robert Aymar kurz nach drei Uhr am Mittwoch Nachmittag zu den anwesenden Forscherinnen und Forscher und via Webcast der ganzen Welt. Kurz zuvor hatte der zweite Strahl seine Runde im LHC vollendet. Damit ist es den Forschenden am ersten Tag gelungen, je einen Strahl in entgegengesetzter Richtung durch den LHC zu steuern.

Dass es bereits am ersten Tag gelingen würde, die Protonenstrahlen in beiden Richtungen zum Zirkulieren zu bringen, haben die Forschenden nicht erwartet. Damit hat der LHC fürs erste die technische Feuerprobe bestanden. «Jetzt liegt es an den Physikern zu zeigen, dass sie ihr Gebiet ebenso gut beherrschen, wie die Techniker», sagte Aymar.

Kosmische Strahlung unter dem Boden

Zwar nicht direkt vor Ort, aber doch mit grosser Spannung hat Claude Amsler, Physikprofessor an der Universität Zürich, den lang erwarteten Start des LHC verfolgt: «Ich bin erfreut, dass es so gut lief», sagte er. Amsler war zusammen mit Professor Ulrich Straumann am Bau des CMS- und des LHCb-Detektors beteiligt. Zwei der insgesamt vier Detektoren, die Teilchen aufspüren sollen, welche bei den Protonen-Kollisionen entstehen.

Der CMS-Detektor soll die «Higgs»-Teilchen aufspüren. (Bild: CERN)

Amslers Silizium-Pixel-Detektor sitzt als innerster Teil des riesigen CMS-Detektors nur wenige Zentimeter von der Röhre entfernt, in der die Protonen zirkulieren. Aus Sicherheitsgründen war er bei der Feuertaufe nicht eingeschaltet: «Wir wollten nicht riskieren, dass er beschädigt wird, falls etwas schief gelaufen wäre.» Andere Teile des CMS hätten aber bereits «spektakuläre Bilder geliefert», freut sich Amsler.

Den Detektor konnten die Forschenden in den vergangenen Wochen testen. Noch 100 Meter unter Fels wies er dabei kosmische Strahlung nach. «Wir konnten einige schöne Spuren sehen», sagt Amsler, «der Detektor funktioniert bestens.»

Noch viel zu tun

Nach dem ersten Erfolgserlebnis wartet auf die Wissenschaftler am CERN jedoch noch eine Menge Arbeit, bevor der LHC Daten liefern kann. Die Strahlen müssen nun fokussiert und auf eine genaue Bahn gebracht werden, damit sie dann an den vordefinierten Orten in den Detektoren miteinander kollidieren. Zum anderen muss der Strahl noch viel mehr beschleunigt, das heisst energiegeladener werden, damit die Experimente durchgeführt werden können, von denen sich die Forschenden Antworten auf grundlegende Fragen der Physik erwarten. «Wir werden erst etwa 2010 auf dem Energieniveau sein, das wir anstreben», so Amsler.

Auf der Suche nach dem «Higgs»-Teilchen

Mit dem CMS-Detektor sollen unter anderem die so genannten «Higgs»-Teilchen nachgewiesen werden. Das «Higgs»-Teilchen wird im Standardmodell der Elementarphysik vorhergesagt, konnte aber bisher noch nicht nachgewiesen werden. «Wenn es ein 'Higgs'-Teilchen gibt, dann werden wir es auch finden», ist Amsler überzeugt.

Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit, dass bei den Kollisionen im LHC «Higgs»-Teilchen entstehen, extrem gering. Das heisst, es braucht eine sehr hohe Anzahl von Kollisionen, um überhaupt die Chance zu haben, ein solches Teilchen zu entdecken. Zudem ist es schwierig, aus den in den Detektoren eingefangenen Signalen die «richtigen» Signale herauszufiltern. Deshalb rechnet Amsler damit, dass es noch zwei bis drei Jahre dauern wird, bis ein «Higgs»-Teilchen entdeckt wird.

CMS-Detektor: Der CMS-Detektor dient dazu, Energie und Impuls von Photonen, Elektronen, Myonen und anderen geladenen Teilchen mit hoher Genauigkeit zu messen. Im 12'500 Tonnen schweren Detektor sind schichtweise verschiedene Messvorrichtungen angeordnet, mit denen die Spuren der bei den Kollisionen entstehenden Teilchen eingefangen werden können. An der Entwicklung des CMS waren weltweit 174 Institutionen beteiligt. In der Schweiz sind es die Universität Zürich, die ETH Zürich, das Paul Scherrer Institut und die Universität Basel. LHCb-Detektor Mit dem LHCb-Detektor soll der Zerfall von B Mesons (b und Anti-b Quarks) gemessen werden. Im Gegensatz zu den drei anderen Detektoren die die LHC-Röhre umschliessen, erstreckt sich der LHCb-Detektor über eine Länge von 20 Metern entlang der Röhre. Verschiedene hintereinander angeordnete Sub-Detektoren sammeln Informationen zu Identität, Impuls, Weg und Energie der bei der Kollision erzeugten Teile. Weltweit arbeiten 51 Institutionen am LHCb mit, in der Schweiz die EPF Lausanne und die Universität Zürich.

Theo von Däniken ist Redaktor von unipublic

1 Leserkommentar

Enrico Wilhelm schrieb am Anworten kommen Ich beobachte das neue Lhc-Projekt seit Beginn an und muss sagen, dass es einfach eine Supersache ist. Menschen, Technik und Know-how sind einfach Wahnsinn. Hoffentlich geht es dieses Jahr richtig los. Die Bedeutung 2009–2010 bekommt dann eine ganz andere Gewichtung ;-) !

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