Helmholtz-Perspektiven

25Forschung Helmholtz Perspektiven September – Oktober 2013 Unten in der gewaltigen Röhre ist das Reich der Forscher. Mehr als 2.400 Mitarbeiter sind am CERN beschäftigt, hinzu kommen zahlreiche Gastwissen- schaftler. Nirgendwo sonst auf der Welt stehen Physikern solche experimentellen Möglichkeiten zur Verfügung: Die Forscher schicken zwei gegenläufige Protonenstrah- len durch den 27 Kilometer langen Tunnel, um sie miteinander kollidieren zu lassen und dabei neue, exotische Teilchen zu erzeugen. Extrem starke Magneten halten die Teilchen im Innern der beiden dünnen Strahlrohre auf Bahn. Die Protonen krei- sen in Paketen, jedes sieben Zentimeter lang, aber haarfein gebündelt. Im Abstand von jeweils sieben Metern kommen diese Pakete mit beinahe Lichtgeschwindig- keit vorbei. An vier Kreuzungspunkten treffen die Protonenstrahlen aufeinander. Dort stehen vier haushohe Detektoren in riesigen Kavernen. Sie sind bis an den Rand mit Messinstrumenten und Elek- tronik gefüllt, um die Bahnen der vielen bei einer Kollision entstehenden Teilchen aufzuzeichnen. Die Kunst der Teilchenphy- siker besteht dann darin, aus unzähligen Ereignissen die wenigen entscheidenden herauszufiltern. Die Detektoren sind schwerer als der Eiffelturm Für den Nachweis der exotischen Teilchen haben sich Physiker aus aller Welt zu Kooperationen zusammengeschlossen, die jeweils einen der vier großen Detektoren am LHC betreiben. Diese riesigen Geräte, die zwanzig bis fünfzig Meter lang sind, sind teilweise schwerer als der Eiffelturm. Das liegt an den großen Mengen Eisen für das Magnetsystem. Die magnetischen Fel- der sollen die hochenergetischen Teilchen ablenken, um daraus ihre Masse und ihren Typ bestimmen zu können. Zwei der Detektoren, ATLAS und CMS, sind Universalisten. Sie sind nicht nur dafür gebaut, nach dem Higgs-Teilchen zu suchen, das aller Materie Masse verleiht, sondern sie sind gewissermaßen Allround- Talente. Über das Deutsche Elektronen- Synchrotron DESY ist die Helmholtz- Gemeinschaft an beiden Experimenten beteiligt. Dann gibt es noch ALICE, der nach extrem dichten Atomkernzustän- den suchen soll, wie sie kurz nach dem Urknall vorgelegen haben. Auch hier sind Helmholtz-Wissenschaftler über die GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenfor- schung GmbH involviert. Der letzte der Detektoren, LHCb, soll die Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie erfor- schen. Die Magnete sind extrem kalt. Sollten sie sich erwärmen, kann das geschehen, was zur bislang größten Panne des neuen Teilchenbeschleunigers geführt hat: Im September 2008, kurz nach der Inbetrieb- nahme des LHC, kam es zu einem so ge- nannten Quench. Die Verbindungsstücke zwischen den Magneten erwärmten sich durch Materialfehler plötzlich, wodurch ihr elektrischer Widerstand stieg und sie sich weiter erhitzten, bis sich schließlich die gesamte magnetische Energie in Wärme verwandelte. Dies führte zu schweren Schäden in einer von acht Sektionen des Teilchenbeschleunigers. Die Techniker brauchten ein Jahr, um alles so weit

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