Eine Milliarde Protonenkollisionen pro Sekunde schafft der weltgrösste Teilchenbeschleuniger in Genf. Zu wenig, sagen Physiker, die den Geheimnissen des Universums auf der Spur sind. Jetzt wird ausgebaut.
(Quelle: Dominguez, Daniel; Brice, Maximilien)
Bei der schon jetzt grössten Forschungsanlage der Welt sind bald wieder Bagger und Bohrmaschinen am Werk: Der Teilchenbeschleuniger LHC der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) wird "frisiert" und auf neue Höchstleistung getrimmt. An dem 27 Kilometer langen ringförmigen Tunnel 100 Meter unter der Erde müssen deshalb neue Tunnelstücke angebaut werden. Der Startschuss für das HiLumi LHC-Projekt - von "High Luminosity" - etwa: "hohe Leistungsfähigkeit" fällt am 15. Juni im schweizerisch-französischen Grenzgebiet bei Genf. Dazu kommen weitere Ausbauprojekte. Gesamtinvestitionen: fast eine Milliarde Euro.
Teilchenbeschleuniger: Im 27 Kilometer langen Tunnelkreis werden Protonen aufeinander geschossen.
Quelle: Dominguez, Daniel
Alles dreht sich beim Cern um die Kollisionen, die die Physiker erzeugen, wenn sie Protonen in entgegengesetzter Richtung durch den 27 Kilometer langen Tunnel schiessen. Unterwegs sind in der Röhre Trillionen von Protonen, von denen jeder einzelne pro Sekunde 11.000 Runden dreht. Die Forscher bringen sie an bestimmten Stellen zur Kollision und simulieren damit die ersten Nanosekunden nach dem Urknall. Sie wollen unbekannte Elementarteilchen aufspüren, um bislang ungelöste Geheimnisse des Universums zu erklären.
Der Beschleuniger schafft heute eine Milliarde Protonenkollisionen in der Sekunde. Aber das reicht den Physikern nicht. Sie wollen mindestens fünf Milliarden Kollisionen erreichen. Dafür sollen zum einen mehr Protonen zirkulieren, und der Zusammenstoss soll künftig auf acht statt 16 Mikrometer fokussiert werden, um die Chance von Kollisionen zu erhöhen. Acht Mikrometer entspricht 0,008 Millimeter.
Der Beschleuniger soll 2025 viel leistungsstärkere Magneten haben und es sollen mehr Protonen auf Kollisionskurs gebracht werden. Dafür muss nun gebohrt und getunnelt werden. Oliver Brüning ist Vize-Projektleiter und sagt: "Es ist wie bei einer Hausrenovierung. Man baut eine neue Heizung ein, die effizienter ist, aber um mehr zu heizen braucht man mehr Holz, und entsprechend grössere Keller."
Nur sind die Herausforderungen am Cern eine Nummer grösser: die Physiker, die mit dem Beschleuniger in noch unbekannte Materie vorstossen wollen, haben so ehrgeizige Pläne, das vieles von dem nötigen Material für die Bauteile erst entwickelt werden muss.
