forschen 1/2009 - Forschungscluster «Nuclear and Radiation Science

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Die Weltmaschine
– der LHC Teilchenbeschleuniger
Mit dem LHC (Large Hadron Collider) am CERN wurde der weltweit
größte Beschleuniger fertiggestellt. Um die kleinsten Bausteine der
Materie und die Wechselwirkungen zwischen ihnen besser zu verstehen,
sollen im LHC die Kollisionen von Teilchen bei sehr hoher Energie
beobachtet werden. Etwa 10000 zumeist supraleitende Elektromagnete
werden auf 1.9 K abgekühlt und erzeugen Magnetfelder, die die
Teilchen auf einer Kreisbahn halten. Dabei werden Protonen bis zu einer
Energie von 7 TeV und schwere Ionen bis zu einer Energie von 2.8 TeV/
Nukleon beschleunigt. Der LHC wurde kürzlich fertiggestellt und die
Inbetriebnahme mit dem ersten Strahl begann am 10. September 2008.
The LHC particle accelerator
– a unique machine
The largest accelerator worldwide, the LHC (Large Hadron Collider) at
CERN, should help to better understand the smallest building blocks of
matter by colliding particles at very high energy. About 10000 mostly
superconducting electromagnets are cooled at 1.9 K, to generate the
required magnetic field that keeps the particles on a circle. Protons will be
accelerated up to an energy of 7 TeV, and heavy ions up to an energy of
2.8 TeV/nucleon. The construction of the accelerator was completed
recently, and operation with first beam started in September 2008.
Rüdiger Schmidt • Von der Suche nach den Anfängen
des Universums und den physikalischen
Grundlagen unserer Welt ging schon immer eine
große Faszination aus. Dazu suchen WissenschaftlerInnen
mit immer größeren Beschleunigern nach
immer kleineren Teilchen. Der Large Hadron
Collider (LHC), der weltweit stärkste Teilchenbeschleuniger
und die neueste Maschine des CERN,
führt diese Suche zu einem neuen Höhepunkt.
Der LHC erlaubt es, unter Laborbedingungen in
neue, sehr hohe Energiebereiche vorzustoßen, die
man vorher nicht direkt beobachten konnte. Die
Experimente am LHC werden Wissenschaftler bei
der Beantwortung der Schlüsselfragen der Teilchenphysik
unterstützen. In den vergangenen Jahrzehnten
haben Physiker die Elementarteilchen, aus
denen das Universum besteht, immer genauer beobachtet
und die zwischen ihnen bestehen-
den Wechselwirkungen immer detaillierter beschrieben.
Dieses Wissen ist im Standardmodell der
Teilchenphysik zusammengefasst. Das Standardmodell
kann allerdings nicht alles erklären. Der
LHC soll dazu beitragen, diese Wissenslücken zu
füllen. Dabei hat man für die Existenz einiger Phänomene
Anhaltspunkte. Die Frage „Was ist Masse?“
forschen
ist eng mit der Existenz des sogenannten Higgs-
Teilchen verbunden, das mit Hilfe des LHCs nachgewiesen
werden soll. Man erhofft sich auch Hinweise
auf andere Theorien, die noch weitgehend
spekulativ sind, um z.B. die Fragen nach zusätzlichen
Raumdimensionen beantworten zu können.
Im LHC sollen sowohl Wasserstoffkerne (Protonen)
als auch schwere Ionen (Bleikerne) bei sehr hohen
Energien zur Kollision gebracht werden. Der Beschleuniger
befindet sich in einem 27 km langen
Tunnel etwa 100 m unter der Erde. Die Teilchen
werden mit supraleitenden Magneten auf einer
Kreisbahn gehalten und dabei in Beschleunigungs-