Neustart der Weltmaschine für den Teilchenkrach

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Österreichs unabhängige Tageszeitung
Wien, am 18.03.2015, 312x/Jahr, Seite: _
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Auftr.: 1263, Clip: 8976882, SB: Hochenergiephysik, Institut für
Diese Simulation zeigt die Produktion des Higgs-Teüchens am Cern. Die Entdeckung des Teilchens brachte seinem geistigen Vater Peter Higgs 2012 den Nobelpreis für Physik ein.
Neustart der Weltmaschine für den Teilchenkrach
In diesen Tagen wird der Teilchenbeschleuniger LHC
am Cern wieder hochgefahren. Physiker erwarten
weitere Daten über das Higgs-Teilchen und völlig neue
physikalische Erkenntnisse - etwa zu Dunkler Materie.
FRAGEN & ANTWORTEN:
Frage: Warum war der Large Hadron
Collider (LHC) am Kernforschungszentrum Cern bei Genf längere Zeit
nicht in Betrieb?
Antwort: Solange der Teilchenbeschleuniger, der sich in einer 27
Kilometer langen, unterirdischen
Vakuumröhre befindet, in Betrieb
ist, darf niemand den Schacht betreten. Wartungs arbeiten
und
Umbauten können also nur außerhalb des 1 aufenden Betriebs vorgenommen werden. In den letzten
zwei Jahren seines Shutdowns
w u r d e der LUC generalerneuert vom Austausch der Magnete, die
die Teilchen beschleunigen und
auf ihrer Bahn im Tunnel halten,
bis hin zur Überarbeitung der Systeme für die Datenauswertung.
Frage: Was ändert sich durch den
Neustart des LHC?
Antwort: Verglichen mit der ersten
Saison gibt es vor allem zwei groß e Neuerungen: Die Energie, mit
der die Teilchen aufeinanderkrachen, steigert sich von acht auf 13
Teraelektronenvolt. Das ist vier
Billionen mal soviel wie die Energie eines Teilchens violetten
Lichts. Außerdem wird die Anzahl an Kollisionen gesteigert und damit die Wahrscheinlichkeit, neue Teilchen zu erzeugen.
Kollisionen mit maximaler Energie werden im Mai erwartet, die
ersten Ergebnisse im Sommer.
TanjaTraxler
Frage: Was ist die Physik hinter den
Experimenten am Cern?
Antwort: Das Cern ist für die Erforschung der kleinsten Bausteine
deT Materie ausgerichtet - die Elementarteilchen. Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt alle bekannten Elementarteilchen und die Wechselwirkungen zwischen ihnen. Darin
werden grob zwei Typen von Elementarteilchen
unterschieden:
Fermionen und Bnsonen. Erstere
sind die Teilchen, aus denen die
Materie besteht: sechs Quarks und
sechs Leptonen. Letztere sind für
die Kräfte zwischen den Fermionen zuständig. Dazu zählen etwa
Lichtteilchen und Higgs-Teilchen.
Frage: Was ist die Besonderheit des
Higgs-Teilchens und warum dauerte
es so Lange, bis es entdeckt wurde?
Antwort: Nach dem Standardmodell erhalten Elementarteilchen
ihre Masse durch die Wechselwirkung mit dem zugehörigen Feld
des Higgs-Teilchens: dem HiggsFeld. Ohne Higgs-Teilchen würde
die Materie daher auseinanderfallen. Das Teilchen war deT letzte
fehlende Puzzlestein des Standardmodells. Umso schwerer ein
Teilchen ist, desto schwieriger ist
seine Erzeugung - sehr hohe Energien sind notwendig. Da es sich
beim Higgs-Teilchen u m ein extrem schweres Teilchen handelt,
war sein Nachweis erst im LHC
möglich. Für die Entdeckung 2012
erhielt Peter Higgs zusammen mit
Francois Englert den Nobelpreis
für Physik. Schon in den 1960er
Jahren prognostizierten sie die
Existenz des Teilchens und lieferten den theoretischen Unterbau.
Auf den experimentellen Nachweis mussten sie 50 Jahre warten.
Frage: Was erwarten sich die Physiker vom Neustart am Cern?
Antwort: Im Gegensatz zum ersten
LHC-Durchlauf, der ganz auf die
Detektion des Higgs-Teilchens
ausgerichtet war, ist diesmal viel
unklarer, was bei den Experimenten gefunden werden kann. Als relativ sicher gilt, dass weitere
Higgs-Teilchen produziert werden und dieses somit noch genauer studiert werden kann. Dadurch
wird sich vermutlich die Frage beantworten lassen, ob es ein oder
mehrere Higgs-Teilchen gibt - was
momentan völlig unklar ist. Laut
der Theorie der Supersymmetrie
werden fünf Higgs-Teilchen erwartet (siehe Intennew Seite 10).
Darüber hinaus erhoffen sich die
Physiker experimentelle Befunde,
die über das Standardmodell hinausgehen, etwa zu DunkleT Materie oder Supersymmetrie. Durch
die höhere Energie konnten möglicherweise Teilchen erzeugt werden, die mit Dunkler Materie im
Zusammenhang stehen. Bei einer
Pressekonferenz zum Neustart
sagte Cern-Generaldirektor RolfDieteT Heuer letzte Woche: „Ich
habe einen Traum: Ich will das
erste Licht im dunklen Universum
sehen. Wenn das geschieht, ist die
Natur freundlich zu uns."
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Frage: Welche Rolle spielt Österreich
am Cern?
Antwort: Osterreich ist eines von
21 Mitgliedstaaten des Cern und
stellt 2015 mit knapp 23 Millionen
Euro rund 2,2 Prozent des CernBudgets. Rund 200 Österreicher
sind am Cern tätig - gemessen an
der Größe des Landes ein recht hoher Anteil. In den letzten Jahren
hat sich Österreich besonders in
den Bereichen
Beschleunigertechnologie, Detektion und Datenauswertung einen Namen gemacht. Vor allem das Institut für
Hochenergiephysik und das Stefan-Meyer-Institut der Akademie
der Wissenschaften, die TU Wien
und die Universitäten Graz, Innsbruck und Wien zählen zu den
wissenschaftlichen Kooperationspartnern des Gern in Österreich.
Frage: Bis wann wird der LHC laufen,
und was kommt danach?
Antwort: Geplant ist, dass der LHC
n u n für zwei bis drei Jahre lauft,
bevor ihm die nächste ein- bis
zweijährige Erneuerung bevorsteht. In einer weiteren Phase soll
der LHC mit 14 Elektronenvolt betreiben werden, und eine Generalerneuerung der Fokussierelemente soll bis zu zehn mal mehT Kollisionen bringen. Vennutlich wird
der LHC bis 2035 die Experimente am Gern dominieren, schon
jetzt wird aber auch über zukünftige Bauten nachgedacht: Möglicherweise konnte der nächste Beschleuniger ein Linearbeschleuniger sein, in dem die Teilchen
nicht auf einer Kreisbahn beschleunigt werden, sondern auf
einer geraden Strecke von 30 bis
50 Kilometern Länge. Dabei könn-
ten Elektronen mit Positronen aufeinandergeschossen werden. Eine
andere Idee ist, einen weiteren
kreisförmigen Beschleuniger zu
bauen, einen Mega-LHCmit einer
Länge von 80 bis 100 Kilometern.
Frage: Warum wurde beim erstmaligen Start des LHC von manchen der
Weltuntergang befürchtet, und welche Gefahren birgt der Neustart?
Antwort: Als deT LHC 2008 erstmals seinen Betrieb aufnahm, war
die Kollisionsenergie der Teilchen
siebenmal höher als beim bis dahin größten Collider. Das rief Apokalyptiker auf den Plan: Etwa wurde die Produktion eines Schwarzen Loches, das die Erde verschlingt, befürchtet. Im ersten
Durchlauf des LHC hat sich der
Weltuntergang nicht bewahrheitet, und zum Neustart blieben apokalyptische Zwischenrufe aus.
Realistisch gesprochen birgt der
Neustart mit doppelter Energie
nur für das Cern selbst Gefahren.
Zwar nicht für die Mitarbeiter, sie
dürfen, sobald der Teilchenstrahl
in den Beschleuniger geführt
wird, den Tunnel nicht mehr betreten. Je größer die Energie, umso
größer ist jedoch das Risiko für Beschädigungen der Maschine. Der
13-Elektronenvolt-Strahl ist stark
genug, um einige Hunderte Tonnen Kupfer zu schmelzen. Wenn
er nicht entsprechend justiert
wird, könnten die Magnete beschädigt werden. Zur Reparatur
müsste der LHC wieder heruntergefahren werden. So legte eine defekte elektrische Schaltverbindung den LHC 2008 nur zehn Tage
nach dem Start wieder lahm.
Interview Seite 10
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