LHC vor Neustart Die "Weltmaschine" nimmt die Dunkle Materie ins Visier
Genf · Die Welt der Wissenschaft schaut wieder gespannt zum CERN in die Schweiz: Nach dem Nachweis des lange gesuchten Higgs-Teilchens 2012 steht der unterirdische Beschleuniger am europäischen Atomforschungszentrum nun vor einem Neustart - mit fast doppelter Energie.
Fragen und Antworten zum Teilchenbeschleuniger LHC
Nicht weniger als den Weltuntergang malten Kritiker an die Wand, als der leistungsstärkste Teilbeschleuniger der Welt 2008 erstmals in Betrieb ging. Doch die gigantischen Energien am Large Hadron Collider (LHC) bei Genf setzten in den darauffolgenden Jahren keine unkontrollierbaren Reaktionen in Gang, sondern stießen das Tor zu neuen Entdeckungen auf.
"Wir sind wirklich aufgeregt, weil wir jetzt in eine neue Phase eintreten", sagte CERN-Generaldirektor Rolf Heuer vor dem erneuten Start der mächtigen Maschine, der nächste Woche erfolgen könnte. In dem 27 Kilometer langen Ringtunnel des LHC (Großer Hadronen-Speicherring) lassen die Wissenschaftler Protonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinanderprallen. Bei diesen Kollisionen hoffen die Forscher auf Spuren neu entstandener Teilchen - wie des zuvor nur hypothetisch bekannten Higgs-Bosons, das anderen Teilchen deren Masse verleiht und vor drei Jahren am LHC entdeckt wurde.
Im Februar 2013 war der LHC nach dreijährigem Betrieb heruntergefahren und anschließend modernisiert worden. Beim geplanten Neustart werden nun zunächst Protonen in zwei gegenläufigen Strahlen fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, Ende Mai oder Anfang Juni könnten dann die mit Spannung erwarteten ersten Protonen-Zusammenstöße stattfinden - mit einer Energie von demnächst 13 Teraelektronenvolt. Zum Vergleich: Seinen bisherigen Energierekord erreichte der LHC 2012 mit acht Teraelektronenvolt.
Bei solchen Energien sind bahnbrechende Entdeckungen möglich, die den Weg in eine "neue Physik" eröffnen könnten. Zu den Geheimnissen, die der LHC womöglich lüften kann, zählt die Natur der sogenannten Dunklen Materie. Sie gilt als eines der größten Rätsel in der Kosmologie: Forscher gehen davon aus, dass die sichtbare Materie nur rund vier Prozent des Universums ausmacht, während 96 Prozent auf Dunkle Materie und die ebenso geheimnisumwitterte Dunkle Energie entfallen.
Haben alle Partikel einen Zwilling?
Eine Erklärung für die unsichtbare Dunkle Materie lautet, dass alle aus dem bewährten Standardmodell der Teilchenphysik bekannten Partikel schwerere Zwillinge haben - sogenannte supersymmetrische Teilchen, aus denen dann die Dunkle Materie bestehen könnte. Wissenschaftler glauben, dass der aufgerüstete LHC nun genug Energie besitzt, um supersymmetrische Teilchen zu entdecken - wenn diese denn existieren.
Sollte das Rätsel der Dunklen Materie am LHC gelöst werden, wäre dies ein weiterer Meilenstein in der Geschichte des sechs Milliarden Euro teuren Teilchenbeschleunigers. "Vielleicht finden wir jetzt supersymmetrische Materie", gab sich die Physikerin Beate Heinemann von der Universität von Kalifornien in Berkeley zuletzt vorsichtig optimistisch. "Für mich wäre das noch faszinierender als die Higgs-Entdeckung."
Klar ist jedenfalls, dass der mächtige Teilchenbeschleuniger am CERN mit dem Nachweis des auch "Gottesteilchen" genannten Higgs-Bosons noch lange nicht an seine Grenzen gestoßen sein muss. Der von Wissenschaftsbegeisterten auch "Weltmaschine" genannte LHC ist ein Projekt der Superlative: Das Spitzentempo der beschleunigten Protonen beträgt 99,9 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Die beschleunigten Teilchen werden von mehr als 1200 Dipolmagneten auf ihren Kreisbahnen gehalten. Diese Magneten entwickeln ein gigantisches Magnetfeld, das 150.000 mal stärker ist als das der Erde.
Jedes einzelne Proton rast pro Sekunde mehr als 11.000-mal durch die 27-Kilometer-Röhre. Und wenn ein Teilchen im LHC auf Höchsttempo gekommen ist, kann es in zehn Stunden eine Strecke von zehn Milliarden Kilometer zurücklegen - das entspricht einer Reise zum sonnenfernsten Planeten Neptun und zurück.
