CERN nimmt den großen Protonenring wieder in Betrieb
In diesen Tagen gehen gleich zwei Großforschungsprojekte wieder bzw. neu an den Start.
Klaus Herzig |
Dazu gehört auch das neue Weltraumteleskop „James Webb“ – mehr dazu in einem der folgenden Blogbeiträge. Den Auftakt macht allerdings das Kernforschungszentrum CERN. Nach mehr als dreijähriger Wartungs- und Umbaupause zirkulierten am 22. April erstmals wieder Protonen im 27 Kilometer langen, kreisförmigen Large Hadron Collider LHC. Mit ihm wollen Physikerinnen und Physiker neue und tiefere Einblicke in die Welt der kleinsten Teilchen gewinnen.
In den vergangenen Wochen wurde der Beschleuniger im Probebetrieb kontinuierlich hochgefahren, damit am 5. Juli 2023 das Messprogramm offiziell starten konnte. Für die damit beginnende dritte Laufzeit (LHC Run 3) haben die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am CERN selbst und den vielen Partnerinstituten in ganz Europa die Leistungsfähigkeit des Beschleunigers noch einmal deutlich erhöht und bis an die Grenze ausgereizt. Dabei erreicht der LHC aber nicht nur eine neue Rekordenergie, sondern wird auch sehr viel mehr Teilchenkollisionen als bisher produzieren. Um damit Schritt halten und die größere Zahl an Kollisionen überhaupt verarbeiten und analysieren zu können, wurden parallel auch die vier Detektoren am LHC einem umfassenden Ausbau unterzogen. So erhielt der ATLAS-Detektor ein neues Myon-Spektrometer. Myonen sind Elementarteilchen, die dem Elektron verwandt sind, allerdings viel schwerer sind. Sie sind deswegen sehr interessant, da sie z. B. beim Zerfall des berühmten Higgs-Teilchens entstehen. Dieses Higgs-Boson war 2012 mit dem LHC-Speicherring entdeckt worden.
In der zweiten Laufzeit zwischen 2015 und 2018 konnte man am CERN die Eigenschaften des Higgs-Teilchens genauer erforschen und die Ergebnisse mit den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik vergleichen. Dieses Modell ist einerseits extrem erfolgreich, um den Aufbau der Natur aus wenigen elementaren Bausteinen zu beschreiben, andererseits bleibt es eine Erklärung verschiedener Phänomene schuldig: Woraus besteht Dunkle Materie? Warum gibt es im Universum mehr Materie als Antimaterie? Während der nun folgenden dritten LHC-Laufzeit sollen die Eigenschaften des Higgs-Teilchens noch präziser zu vermessen werden, um Antworten auf diese Fragen zu erhalten und beispielsweise neue Teilchen und Kräfte zu finden, die das Rätsel der Dunklen Materie lösen könnten.
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