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Gewähltes Tag LHC
Peter Higgs und die Materie im Vakuum
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Im CERN machen Physiker Jagd auf die Higgs-Bosonen
Der Physiker Prof. Dr. Peter Higgs war es, der in den sechziger Jahren theoretisch entdeckte, dass das Vakuum nicht wirklich leer ist – er hat der relativistischen Quantenfeldtheorie eine völlig neue Welt erschlossen. Bis heute warten aber die von ihm theoretisch vorhergesagten Higgs-Bosonen auf ihren Nachweis. Erst jetzt bestehen im CERN mit dem neuen ATLAS-Detektor die technischen Voraussetzungen, Jagd auf die Higgs-Partikel zu machen.
Das CERN ist das größte Teilchen-Labor der Welt. Zwanzig europäische Länder tragen die internationale Institution. Rund 3000 Mitarbeiter und 6500 Gastwissenschaftler aus aller Welt bauen hier gewaltige Anlagen; mit den gigantischen Experimenten, die innerhalb eines 27 Kilometer langen Ringtunnels stattfinden, suchen sie nach den kleinsten Bausteinen der Welt. Ganz unterschiedliche Experimente laufen hier ab. Immer ist es dafür erforderlich, Teilchen zuerst auf Hochgeschwindigkeit zu bringen und sie dann zusammenstoßen zu lassen.
Die Geschehnisse im subatomaren Bereich spielen sich in Sekundenbruchteilen ab. Nur hochspezialisierte Maschinen, sogenannte Teilchen-Detektoren, können diese Ereignisse erkennen und dokumentieren. Wichtige Aufgabe ist es, die bei einer Kollision entstandenen Teilchen zu identifizieren, also ihre Eigenschaften festzustellen. Mit 46 m Länge, 25 m Höhe, 25 m Breite – 7000 Tonnen schwer – ist ATLAS der größte Teilchen-Detektor, der jemals gebaut worden ist. Er soll mindestens zehn Jahre im Einsatz bleiben.
Mit ATLAS sucht man auch nach den Higgs-Bosonen. Erst heute mit den modernsten Anlagen der Teilchenphysik sind wir in der Lage, Teilchen auf 99,99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Damit bestehen jetzt erstmals die Voraussetzungen, diese Teilchen im Labor tatsächlich zu erzeugen. Die Reportage von HYPERRAUM.TV erläutert die Zusammenhänge und lässt den Forscher, der heute über achtzigjährig in Edinburgh lebt, ausführlich selbst zu Wort kommen.
© mce mediacomeurope GmbH 2010
CERN – Elementarteilchen auf Kollisionskurs
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Alice-Detektor im LHC untersucht das Quark-Gluonen-Plasma
Wie ist das Universum entstanden? Woher kommt das Leben? Kosmologie wie Evolution – beide haben Ihre Ursache in der Physik der kleinsten Bausteine. Nur wer versteht, was die Welt im Innersten zusammenhält, kann sich der Entschlüsselung der großen Rätsel im Kosmos nähern.
Im europäischen Labor für Teilchenphysik CERN spürt man diesen kleinsten bekannten Bausteinen der Materie nach. Um die atomaren Bausteine der Welt zu analysieren, schießen Wissenschaftler Materie-Teilchen mit ungeheurer Kraft aufeinander und zerbrechen sie dadurch in noch kleinere Einzelteile. Dafür ist Technologie der außergewöhnlichen Art erforderlich.
Der neueste Beschleuniger-Typ im CERN, seit 2000 in Betrieb, ist der LHC-Tunnel. LHC steht für Large Hadron Collider. Als „Hadronen“ bezeichnet man bestimmte Arten von Elementarteilchen wie das Proton, den Kern des Wasserstoff-Atoms. Der LHC besteht aus zwei ringförmigen Vakuum-Strahlröhren mit einer Länge von 27 Kilometern. Hier werden Teilchen innerhalb von 20 Minuten auf 99,99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zum Zusammenstoß gebracht.
Diese Kollisionen ereignen sich in einem der vier Hauptdetektoren, die für unterschiedliche Forschungen ausgelegt sind. Der Detektor Alice mit einem Gewicht von 10.000 Tonnen untersucht speziell die Kollision von Blei-Ionen. Damit erhoffen sich Forscher Aufschluss über die Entstehung des Universums, den Big Bang. In den ersten Sekunden danach bestand das Universum aus einem extrem heißen Plasma von Gluonen und Quarks, aus denen sich dann die Atome bildeten. Dieses zu simulieren und damit Erkenntnisse über den Anfang des Universums zu finden, ist eine der Aufgaben der Teilchenphysiker am CERN.
Siehe auch unseren einführenden Beitrag „CERN in drei Minuten“. Zu dieser Kurz-Reportage geht es hier.
© mce mediacomeurope GmbH 2010
CERN – das größte unterirdische Labor der Welt
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“Large Hadron Collider”: Beschleunigter Zusammenstoß
Um die atomaren Bausteine der Welt zu analysieren, beschleunigen Wissenschaftler Materie-Teilchen in einer 27 Kilometer langen Ringbahn annähernd auf Lichtgeschwindigkeit und lassen sie dann kollidieren. Der Beitrag des CERN erklärt in 3 Minuten, wie die Teilchenphysiker des bei Genf gelegenen CERN über den Beginn des Universums forschen.
Der neueste Beschleuniger-Typ im CERN, seit 2000 in Betrieb, ist der LHC-Tunnel. LHC steht für “Large Hadron Collider”. Als „Hadronen“ bezeichnet man bestimmte Arten von Elementarteilchen wie das Proton, den Kern des Wasserstoff-Atoms. Im Ring des LHC sind zudem vier Haupt-Detektoren untergebracht. Sind die im LHC in entgegen gesetzter Richtung laufenden Teilchenstrahlen auf Hochgeschwindigkeit gebracht, kommt es in den Detektoren zu ihrer gezielten Kollision. Dabei entstehen für sehr kurze Zeit Sekundärteilchen. In den Detektoren zeichnen in dieser kurzen Zeitspanne 150 Millionen Messkanäle 40 Millionen Mal pro Sekunde Daten auf. Deren Auswertung gibt Kernphysikern unter anderem Aufschluss über Fragen, die mit der Entstehung von Materie am Anfang des Universums zusammenhängen. Auch der Erforschung der Dunklen Materie gilt ein besonderes Augenmerk der Forscher im CERN.
© CERN 2006
Projekt Atlas startet
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Dem Rätsel des Higgs-Partikels auf der Spur
In der Nähe von Genf, 100 Meter unter der Erde, entsteht der größte jemals gebaute Teilchenbeschleuniger der Welt, der Large Hadron Collider, kurz LHC. In dem 27 Kilometer langen Tunnel werden ab dem Sommer 2008 Wasserstoff-Atomkerne mit unvorstellbar hoher Energie aufeinander geschossen. Physiker aus aller Welt erhoffen sich aus den Daten Antworten auf die uralte Frage, was die Welt im Innersten zusammenhält. Sie suchen dabei auch nach dem rätselhaften Higgs-Teilchen, dem mutmaßlichen Ursprung der Masse aller Elementarteilchen.
© Max-Planck-Gesellschaft 2007
