Der Antimaterie, dem Higgs-Teilchen und den UFOs im Teilchenbeschleuniger auf der Spur …
Teilchenspuren im ATLAS-Detektor (Quelle: Cern.ch)
Traumziele gibt es viele: Fragt man aber eine Physikerin oder einen Physiker, wo sie bzw. er gerne hinreisen möchten, dann gibt es eigentlich nur zwei ehrliche Antworten: ins Weltall – leider zu teuer – und zum CERN.
Das CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), gelegen im Schweizer Kanton Genf am Rande der Alpen am Mount Blanc, ist eines der weltweit größten Forschungseinrichtungen für physikalische Grundlagenforschung. Dort arbeiten etwa 3.200 ständige Mitarbeiter und rund 10.000 Gastwissenschaftler aus 85 Nationen. CERN ist berühmt für seine Nobelpreisträger. Und was für ein Zufall: hier wurde auch das World Wide Web erfunden.
Auch Sie haben sicher schon einmal von dem weltberühmten „CERN“ gehört. Das CERN wird häufig mit der Erzeugung von schwarzen Löchern in Verbindung gebracht: „Eine Bedrohung für die Menschheit“ hieß es in den Medien, als der Large Hadron Collider in Betrieb genommen wurde. Auch Dan Brown beschreibt in seinem Buch „Angels & Demons” (zu deutsch: „Illuminati”), wie seine Charaktere anhand von Antimaterie eine „Super“-Bombe bauen, mit welcher der Vatikan zerstört werden soll. Die Quelle der Antimaterie ist in dem Roman das Forschungszentrum CERN. Werden am CERN wirklich schwarze Löcher erzeugt? Antimaterie: Gibt es sie wirklich oder ist diese reine Fiktion aus Hollywood?
Den Antworten auf diese und andere Fragen waren wir eine Woche auf der Spur …
Herr Volkmann und ich waren dort: Eine Woche lang schauten wir Physikerinnen und Physikern am CERN bei ihrer Arbeit über die Schulter, besuchten Vorlesungen und diskutierten über die aktuellen (noch offenen) Fragen der Wissenschaft und Forschung.
Nach den Vorlesungen am Vormittag, durchgeführt von den Profis am CERN, ging es nachmittags zu den Teilchenbeschleunigern, Detektoren und Kontrollzentren. Von der Magnettesthalle, über den Besuch der Antimateriehalle bis zur Besichtigung der AMS Detektorhalle und des AMS-Kontrollzentrums, einem kleinen Stück NASA am CERN, durften wir vieles besichtigen. CERN gewährt allen Forschungsinteressierten Einblick: Generell werden alle Forschungsergebnisse veröffentlicht, nichts bleibt verborgen. Sie können also beruhigt sein!
Large Hadron Collider – Eine Rennbahn für Elementarteilchen
Der Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider) am CERN ist die größte und die komplizierteste Maschine, die Menschen je gebaut haben. Der LHC verläuft in etwa einhundert Metern Tiefe im Grenzgebiet zwischen Frankreich und der Schweiz. Dort haben Wissenschaftler 9593 Magnete zu einem 27 km langen Ring aneinandergereiht. Diese lenken Strahlen aus Protonen oder Ionen, die nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, auf eine Kreisbahn. Wenn die beiden gegenläufigen Teilchenstrahlen bei sehr hoher Energie (maximale Energie je Protonenstrahl: 7 Teraelektronenvolt ) aufeinanderprallen, werden Zustände wie unmittelbar nach dem Urknall erreicht. Physiker aus aller Welt analysieren diese Teilchenkollisionen, indem sie die dabei entstehenden Teilchen beobachten. Dafür haben sie spezielle Detektoren entwickelt, die in unterirdischen Hallen an vier Stellen entlang des Tunnels installiert sind. Der LHC erlaubt es erstmals, unter Laborbedingungen in neue sehr hohe Energiebereiche vorzustoßen, die vorher nicht direkt beobachtet werden konnten. Die dabei gewonnenen Daten sollen helfen noch offene Fragen zum Urknall und zur Entstehung des Universums zu klären.
LHC-Tunnel mit seinen wichtigsten Experimenten (Quelle: Cern.ch)
Die experimentellen Ergebnisse der letzten Jahre, die durch die Experimente am LHC gewonnen wurden, bestätigen das heutige Standardmodell der Teilchenphysik. Doch als der bisher größte Erfolg in der LHC-Geschichte gilt der experimentelle Nachweis des Higgs-Boson.
[slideshow_deploy id=’6862’]Die Theorie durfte nicht fehlen!
In den Vorlesungen schilderten CERN-Forscher die Suche nach dem Higgs-Teilchen, erklärten das Standardmodell, die Theorie der Supersymmetrie (SUSY) und, wie Teilchendetektoren aufgebaut sind und wie sie funktionieren. Viele komplizierte Formeln, u.a. auch die berühmte Weltformel, trieben uns Schweißperlen auf die Stirn. ;-)
Antimaterie – Fantasieprodukt aus Hollywood?
Antimaterie ist für viele Menschen noch immer etwas Mysteriöses und Geheimnisvolles. Alles um uns herum, alles was wir sehen und anfassen können, besteht aus Materie. Doch es gibt sie wirklich – die Antimaterie. Auch wenn manches in Dan Browns Thriller „Illuminati“ aus wissenschaftlicher Sicht sehr fragwürdig ist, so ist doch eines richtig: Treffen Materie und Antimaterie aufeinander, so zerstrahlen sie, so wie zu Anfangszeiten unseres Universums. Eine wichtige Frage aber bleibt, warum ist nur noch Materie vorhanden? Es gilt also auf dem Laufenden zu bleiben und in ein paar Jahren erneut das CERN zu besuchen…
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Das World Wide Web – erfunden am Cern …
Die populärste Errungenschaft des Teilchenforschungszentrums, und das wissen nur wenige Menschen, ist das World Wide Web. Dieses wurde 1990 am CERN erfunden, um den Physikern den Zugriff auf die Daten der Experimente zu erleichtern.
Es gibt noch viel zu erzählen…
Der CERN-Besuch war das Highlight meiner bisherigen Physiklehrerinnen-Laufbahn. Doch die Herausforderung besteht nun darin meine BegeiCERNung und das erworbene Wissen an meine Schüler weiterzugeben!
Hat dieser Artikel Ihr Interesse an Teilchen, Antimaterie & Co. geweckt? Dann laden wir Sie zu einer kleinen Vorlesung zur Teilchenphysik ein. Der genaue Termin wird im Dezember bekannt gegeben.
Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme!
Katharina Langenbach
