Den LHC per Klick erforschen

Wasserstoff wird mittels Elektronen ionisiert und die so gewonnen Protonen (Kerne des Wasserstoffs ohne zugehöriges Elektron) anschließend mit 90.000 Volt aus der Quelle geschossen.

Alternativ können auch Blei-Ionen verwendet werden. Sie sind gut 200mal schwerer als Wasserstoff.

Der Vorbeschleuniger bringt die positiv geladenen Teilchen mit Elektromagneten auf hohe Geschwindigkeiten und schießt sie an zwei Stellen in den LHC-Hauptring. Einmal im Uhrzeigersinn und einmal entgegegen. Dazu verlaufen im Hauptring – neben der Heliumleitung zur Kühlung – zwei Rohre für die Teilchen – je eines pro Richtung.

Die Ionen werden auf >99,999 Prozent der Lichtgeschwindikeit beschleunigt. An vier Stellen können die Teilchenströme aufeinander treffen. Es kommt bis zu 600 Millionen Zusammenstöße pro Sekunde und zu größter Hitze.

Eine von vier Kollisionsmöglichkeiten liegt im Atlas-Detektor, dem größten des LHC. Er suchte bereits erfolgreich nach den Higgs-Bosonen, einem für die Physik sehr wichtigen, aber vorher unentdeckten Teilchen. Es soll Ursache der Masse sein.

Auch die Theorie der „Supersymetrie“ kann hier vielleicht experimentell bestätigt werden, ebenso wie die „Dunkle Materie“, die den größten Teil der Masse unseres Universum ausmachen soll.

Auch möglich: Die theoretische Physik erlebt hier die größte Pleite aller Zeiten? Oder entdeckt heute noch völlig Undenkbares. Am wahrscheinlichsten aber ist: Der LHC wirft mehr Fragen auf, als er Antworten gibt.

Mit Alice untersuchen die Forscher einen Zustand der Materie, wie er eine tausendstel Sekunde nach dem Urknall geherrscht haben soll. Die Allerweltsteilchen Neutronen, Protonen und Elektronen zerfallen in ihre Bestandteile. Es bildet sich ein „Quark-Gluonen-Plasma“, eine Art Ursuppe aller Materie.

Die Forschungsziele mit „CMS“ sind ähnlich denen von „Alice“, die Methoden und die technische Umsetzung sind aber anders. Mit dem kompakteren Detektor wird ebenfalls Quark-Gluonen-Plasma erzeugt und untersucht.

Mit dem LHCb sollen Eigenschaften von Antimaterie untersucht werden. Vor allen Dingen gehen die Physiker der Frage nach, warum unser Universum aus reiner Materie besteht und wohin die Antimaterie „verschwunden“ ist, die es eigentlich in gleicher Menge geben sollte.

Anders gefragt: Welches Handikap hat Antimaterie im sonst so symetrischen Universum?