Teilchenbeschleuniger LHC: Gespanntes Warten auf die Weltmaschine

Teilchenbeschleuniger LHC: Gespanntes Warten auf die Weltmaschine

, aktualisiert 04. Mai 2016, 10:30 Uhr
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Die riesige unterirdische Anlage bei Genf steht kurz vor dem Neustart nach der Winterpause.

Quelle:Handelsblatt Online

Nach überwundenen Marder-Problemen soll der riesige Teilchenbeschleuniger LHC bald wieder starten. Arbeit genug gibt es für ihn – etwa die Suche nach einem mysteriösen Teilchen, das Physiker in helle Aufregung versetzt.

GenfWar es ein Messfehler oder ein physikalischer Durchbruch? Das bevorstehende Wiederhochfahren des weltgrößten Teilchenbeschleunigers nach dessen Winterpause versetzt Wissenschaftler rund um den Globus in helle Aufregung.

Die Anlage am Europäischen Kernforschungszentrum (CERN) in der Schweiz ist bestens bekannt für die Entdeckung des „Gottesteilchens“ Higgs-Boson vor vier Jahren. Vergangenen Dezember, kurz vor Beginn  seiner Winterpause, hatte der LHC dann zarte Hinweise auf die Existenz eines völlig neuen Partikels geliefert – seitdem schießen die Spekulationen ins Kraut.

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Sollte sich das neue Elementarteilchen nach dem für die ersten Maitage geplanten Neustart zweifelsfrei nachweisen lassen, würde sich für die Physik damit eine ganz neue Ära auftun, sagen Eingeweihte. „Es ist ein Hinweis auf eine mögliche Entdeckung“ so der Physiker Csaba Csaki, der an den Experimenten nicht beteiligt war. „Wenn es wirklich stimmt, wäre das möglicherweise das Aufregendste, was ich in meiner Laufbahn in der Teilchenphysik gesehen habe – noch aufregender als die Entdeckung des Higgs selbst.“

Das CERN hat der Anlage – dem Large Hadron Collider (LHC) – während der Winterpause in den vergangenen Monaten mehr Power verpasst. Die Vorbereitungen für den Neustart des LHC laufen bereits seit einigen Wochen. Am 25. März wurde die Anlage in einem 27 Kilometer langen unterirdischen Ring an der französisch-schweizerischen Grenze wiederöffnet.

Marder-Panne verzögert Neustart

Derzeit sind die CERN-Forscher mit Sicherheitstests und Reinigungsarbeiten an den Leitungen beschäftigt, bevor sie das Rätsel um das Partikel lösen können. Mit Ergebnissen wird frühestens in einigen Wochen gerechnet, möglicherweise auch erst zur Fachkonferenz ICHEP im August in Chicago.

Vor wenigen Tagen erst einmal ein Marder den Teilchenbeschleuniger zeitweise lahm. Das Nagetier war in einen Transformator der Riesenmaschine eingedrungen und hatte einen Kurzschluss ausgelöst. Der Start der Datensammlung in der 3,8 Milliarden Euro teuren Anlage verzögere sich damit um einige Tage, teilte das CERN mit.

Weltweit bekannt geworden war die Anlage 2012 mit einem physikalischen Meilenstein, der Bestätigung des von Laien als „Gottesteilchen“ bezeichneten Higgs-Boson. Es vervollständigte das Standardmodell der Teilchenphysik, das die Struktur des Universums auf winziger Ebene beschreiben soll.

Die beiden Teilchendetektoren Atlas und Compact Muon Solenoid lieferten nun im Dezember vorläufige Messungen, die auf ein vom Standardmodell nicht erfasstes Partikel hindeuten könnten. Das mysteriöse Teilchen wäre fast vier Mal schwerer als das derzeit schwerste Teilchen Top Quark und sechs Mal schwerer als Higgs.


Die Physik auf den Kopf gestellt

Zwar hat das Standardmodell bisher gut funktioniert. Doch es weist Lücken auf. Vor allem die Dunkle Materie wird darin beispielsweise nicht berücksichtigt, obwohl sie vermutlich große Teile der Masse des gesamten Universums ausmacht.

Die Ergebnisse vom Dezember könnten nach Ansicht von Theoretikern diese Lücke schließen, sollten sie sich bestätigen. Andere meinen, dass es sich bei dem Neuzugang um ein sogenanntes Graviton handeln könnte, einen bisher hypothetischen Träger der Schwerkraft. Auch ein neues Boson wird nicht ausgeschlossen – ebenso wenig wie der Hinweis auf eine bislang unbekannte Dimension.

Um die Spekulationen zu prüfen, sind zahlreiche weitere Messungen nötig, und selbst dann könnten sich die Hinweise noch in Luft auflösen. Langfristig halten Physiker aber die Entdeckung neuer Partikel für unvermeidlich, sei es nun in diesem Jahr oder später. Schließlich würden die Beschleuniger immer stärker.

Dave Charlton, der Leiter des Atlas-Teams, sagt, die Dezember-Ergebnisse könnten lediglich auf eine „Schwankung“ zurückgehen, und „das hätte für die Wissenschaft im Grunde gar keine Konsequenzen“. Dieses Szenario hielten er und die meisten seiner Kollegen sogar für wahrscheinlich. „Aber wenn es (das mutmaßliche Teilchen) da bleibt, dann ist das fast ein neues Spiel“, sagt Charlton, der als Experimentalphysiker an der Universität im britischen Birmingham forscht.

Die beispiellose Kraft des LHC hat in der Physik in den vergangenen Jahren einiges auf den Kopf gestellt. Früher sagten Theoretiker ein bestimmtes Verhalten voraus, dass die Experimentalisten dann im Labor überprüften. Heute hingegen machen die Forscher Entdeckungen, für die es noch keine theoretische Erklärung gibt. „Wenn dieses Teilchen echt ist, wäre es etwas völlig Unerwartetes, das uns zeigen würde, dass uns etwas Interessantes entgeht“, sagt Charlton.


Ein spannendes Jahr für die Physik

Was auch immer am Ende herauskommt: Theoretiker und Experimentalisten sind sich einig, dass 2016 ein spannendes Jahr sein wird für die Physik – allein wegen der gewaltigen Menge an auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigten Teilchen. Das CERN plant in diesem Jahr nach Angaben seines Sprechers Arnaud Marsollier sechs Mal mehr Kollisionen als 2015.

Trotz der seit Dezember herrschenden Aufregung bemühen sich die meisten Physiker, ihre Erwartungen nicht allzu hoch zu schrauben. Auch Csaki, Theoretiker an der Cornell University in Ithaca im US-Staat New York, betont, dass es sich um vorläufige Erkenntnisse und noch nicht um eine Entdeckung handele. Auch das Higgs-Boson sei lange Zeit von Physikern vorhergesagt worden, bevor es schließlich bestätigt wurde.

„Im Moment ist es ein statistisches Spiel. Aber das Gute ist, dass wir in diesem Jahr viele neue Daten hereinbekommen werden und bis zum Sommer hoffentlich wissen werden, ob es wahr ist oder nicht“, sagt Csaki mit Blick auf die Konferenz in Chicago im Sommer. Und fügt hinzu: „Im August kann ich keinen Urlaub machen“.

Quelle:  Handelsblatt Online
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