Die “Weltmaschine” arbeitet wieder. Zwei Wochen nach dem vorgesehenen Neustart legten die Wissenschaftler in der Schweiz den sprichwörtlichen Schalter um, und der größte Teilchenbeschleuniger der Welt nahm den Betrieb wieder auf. Die Wissenschaftler des CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung, wollen mit seiner Hilfe die Existenz dunkler Materie beweisen und ihre Zusammensetzung untersuchen.


Large Hadron Collider at CERN
The Large Hadron Collider/ATLAS at CERN, Image Editor, Flickr, CC BY-SA 2.0

Neustart nach Modernisierung

Der Teilchenbeschleuniger des CERN durchlief in den letzten zwei Jahren eine umfassende Modernisierungsphase. Diese ist nun beendet, und die riesige Maschine wurde neu gestartet.
“Heute ist der Tag”, so twitterte Frédérick Bordry, der Abteilungsdirektor von CERN aus dem Kontrollzentrum.


Es dauerte eine gefühlte Ewigkeit, bis zum ersten Mal wieder Elementarteilchen durch den Large Hadron Collider (LHC) geleitet werden konnten. Vor zwei Wochen noch scheiterte der Neustart wegen eines Kurzschlusses in einem der Magnetkreisläufe.

Auf einer Reise in unbekannte Regionen

Vor drei Jahren entdeckten die Wissenschaftler des CERN mit Hilfe des LHC das Higgs-Teilchen entdeckt. Nun haben sie sich einer neuen Fragestellung zugewendet. Unter Einsatz der sogenannten Weltmaschine wollen sie konkrete Beweise für die Existenz Dunkler Materie sowie Informationen über ihre Zusammensetzung erhalten.

Der Neustart des LHC mit deutlich höherer Energie gibt uns die Chance, in neue, unbekannte Regionen vorzustoßen und neue physikalische Phänomene wie zum Beispiel die Dunkle Materie nachzuweisen”, so der Direktor für Teilchenphysik des Deutschen Elektronen-Synchrotons (Desy), Joachim Mnich. Desy beteiligt sich mit 150 Mitarbeitern an den Experimenten des CERN.

Insgesamt sind es 1000 deutsche Forscher, die zu der Gruppe von weltweit 10.000 Wissenschaftler gehören, die in die Experimente des CERN einbezogen sind. Der LHC soll dem Team helfen, weitere Rätsel unseres Universums zu lösen. 27 km lang ist die große Vakuumröhre, durch die Elementarteilchen fast bis auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zur Kollision gebracht werden. Dabei entsteht künftig eine Kollisionsenergie von 13 Tetraelektronenvolt (TeV). Das ist doppelt so viel wie bisher. Würde man versuchen, den ringförmigen LHC mit dem Fahrrad zu umrunden, wäre man knapp zwei Stunden unterwegs.

Das Higgs-Teilchen: Der größte Erfolg des CERN

Die Entdeckung des Higgs-Teilchens 2012 wird als der größte Erfolg der Grundlagenforscher des CERN angesehen. Mit ihm fügte das Team von CERN dem physikalischen Standardmodell den letzten fehlenden Baustein hinzu. Das Higgs-Teilchen oder auch Higgs-Boson ist Teil des Higgs-Mechanismus, eine Theorie, die bereits in den 1960er Jahren vorgeschlagen wurde und erklärt, wie alle fundamentalen Elementarteilchen ihre Masse erhalten. Nach der Higgs-Theorie geschieht dies durch die Interaktion mit dem sogenannten Higgs-Feld. Der Nachweise des Higgs-Boson gelang jedoch aufgrund fehlender technischer Möglichkeit jahrzehntelang nicht. Im Jahr 2012 schließlich konnte das CERN den Nachweis des Teilchens bekanntgeben, woraufhin die Entwickler der Higgs-Theorie, François Englert und Peter Higgs, 2013 für ihre theoretischen Überlegungen den Nobelpreis für Physik erhielten. Auch im Bereich der Higgs-Theorie wird auch weiterhin noch geforscht.

Wir wissen noch wenig über das Higgs-Boson. Erst die nächsten Ergebnisse des LHC werden uns zeigen, welchen Forschungssträngen wir künftig folgen müssen und welche Art von Beschleuniger dazu am besten geeignet ist”, so der Forschungsdirektor des CERN, Sergio Bertolucci.

Dunkle Materie: Das nächste Forschungsfeld des CERN

In Zukunft wollen die Wissenschaftler des CERN sich vorwiegend mit Dunkler Materie befassen. Der Nachweis zu ihrer Existenz steht noch aus, aber die Kosmologie postuliert eben diese Existenz, da sich nur so die Bewegung der sichtbaren Materie erklären lässt. Derzeitige theoretische Erkenntnisse gehen davon aus, dass dunkle Materie bis zu 25 Prozent der Energiedichte im Universum ausmacht.

Trotz zahlreicher Indizien für die Existenz von Dunkler Materie steht der Nachweis ihrer Existenz weiterhin aus. Die Wissenschaftler des CERN wollen dies nun ändern. Der zweifelsfreie Nachweis der Dunklen Materie würde die Wissenschaft der Physik nachhaltig verändern.

Die Arbeit des CERN lässt sich in einem Blog verfolgen.

CERN: Eine ausführliche Dokumentation im Video

https://www.youtube.com/watch?v=XuHqtLw5EZc

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