Die Entdeckung des Higgs-Teilchens: Oder wie das Universum seine Masse bekam (German Edition)

easurement) gehören und extra dafür entworfen wurden. Sie sollen das Proton genauer erforschen. Dazu gehört, dessen innerste Struktur genauer unter die Lupe zu nehmen. Obwohl man das Kernteilchen schon lange kennt, ist sein Aufbau noch nicht komplett verstanden. Außerdem soll seine Größe mit noch nie dagewesener Genauigkeit bestimmt werden.
    LHCf ( L arge H adron C ollider f orward) heißt das kleinste der sechs Experimente. Seine beiden Detektoren passen zusammen bequem in einen Umzugskarton. Er ließe sich mit seinen 80 Kilogramm Gewicht auch gut von zwei starken Männern tragen. Die Detektoren sind 140 Meter entfernt vom Kollisionspunkt des ATLAS aufgestellt. Dort entstehen Partikel, mit denen am LHCf hochenergetische kosmische Strahlen unter Laborbedingungen simuliert werden können. Kosmische Strahlen aus dem All bestehen aus geladenen Partikeln. Wenn sie auf die Erdatmosphäre treffen, kollidieren sie mit den Luftmolekülen und lösen einen ganzen Schauer von Teilchen aus, der dann auf den Erdboden fällt. LHCf soll nun Modelle für solche Schauer finden, mit denen man auf die Energie der kosmischen Strahlung schließen kann.

Tabelle 2: Die verschiedenen Detektoren am LHC im Vergleich

Abbildung 12: Der ATLAS-Detektor im Dezember 2007
    © 2008 CERN, Genf, ATLAS-Experiment

Abbildung 13: CMS in voller Größe
    © 2007 CERN, Genf

Abbildung 14: Der Detektor des LHCb
    © 2008 CERN, Genf

Abbildung 15: ALICE ist der Detektor, der dem Urknall am nächsten kommt. Durch die Kollision von Bleiionen kann der Materiezustand wiederhergestellt werden, wie er nur Augenblicke nach dem Urknall existierte. Hier eine Computerdarstellung des Detektors. Zum Größenvergleich sind im Vordergrund zwei Menschen zu sehen.
    © 2003 CERN, Genf

Abbildung 16: Die »Römertöpfe« des TOTEM, eingebaut im LHC-Tunnel
    © 2009 CERN, Genf

Abbildung 17: Anordnung der verschiedenen Detektoren um den Großen Hadronen-Speicherring an der schweizerisch-französischen Grenze
    © Judith Selig

Ich fasse zusammen: Der LHC ist also die größte und komplexeste Maschine, die Menschen je gebaut haben. Sie hat einen Energieverbrauch von 120 Megawatt, was zu einer Stromrechnung in Höhe von 19 Millionen Euro im Jahr führt. Hier werden Teilchen mit noch nie dagewesenen Energien zur Kollision gebracht, die es sogar ermöglichen, urknallähnliche Zustände im Labor nachzustellen.
    Ist das nicht gefährlich? Kann der LHC vielleicht die Erde zerstören?
    Die ersten Fragen, die bei Kernforschung immer auftreten, sind die nach Radioaktivität. An Teilchenbeschleunigern wie dem LHC ist die Erzeugung von Strahlung unvermeidbar. Am CERN wird alles getan, um die Strahlenbelastung möglichst gering zu halten, aber vollständig abschirmen lässt sie sich nicht.
    War nicht auch noch von Antimaterie die Rede? Wenn man Antimaterie mit Materie in Verbindung bringt, zerstrahlt sie sofort zu 100 Prozent in Energie. Das folgt aus der berühmten Formel von Einstein, E = mc 2 . Brächte man nur ein Gramm Antimaterie mit einem Gramm Materie zusammen, so entspräche das einer Sprengkraft von 43000 Tonnen TNT. Das wäre etwa die dreifache Sprengkraft der Atombombe von Hiroshima.
    Die bis jetzt beschriebenen Gefahren haben nur lokale Auswirkungen. Aber in der unglaublich hohen Energie der Teilchen steckt das Potenzial, die ganze Menschheit zu vernichten.
    In der erzeugten Quark-Suppe könnte »seltsame Materie« entstehen. Diese sogenannten Strangelets würden zu gleichen Teilen aus Up-, Down- und Strange-Quarks bestehen. Sie wären wahrscheinlich instabil und würden innerhalb kürzester Zeit wieder zu normaler Materie zerfallen. Es gibt aber Theorien, die auch stabile Zustände dieser Materieform vorhersagen. Diese Strangelets können dann wechselwirken und normale Materie in »seltsame Materie« umwandeln. Irgendwann könnte alle Materie in Strangelets umgewandelt worden sein. Ob in solch einer Welt Leben noch möglich wäre, lässt sich nicht vorhersagen.
    Die Urknalltheorie sagt unter anderem die Existenz exotischer Teilchen wie magnetischer Monopole vorher. Das sind einfach gesagt Magnete, die nicht aus Nord- und Südpol, sondern nur aus einem einzigen Pol bestehen. Sie könnten am LHC entstehen. Für die Urknalltheorie wäre das ein Volltreffer und ein weiterer Hinweis auf ihre Richtigkeit. Ob das für die Praxis auch von Vorteil ist, darf bezweifelt werden. Einige Theorien erklären, dass magnetische Monopole dafür sorgen könnten, dass Protonen zerfallen. Unser