Weltgrößter Teilchenbeschleuniger soll neuen Energierekord aufstellen

Jetzt wird der LHC begann, Protonen mit beispiellosen Energieraten zusammenzuschlagen, um mehr Geheimnisse über die Funktionsweise des Universums aufzudecken.

Der LHC nahm seinen Betrieb im April nach einer dreijährigen Pause wieder auf, um seine Leistung zu verbessern. Ab Dienstag (7.5.2022) wird der LHC fast vier Jahre rund um die Uhr mit einer Rekordenergie von 13,6 Billionen Elektronenvolt laufen.

Diese Kraft würde zwei Strahlen von Protonen – Teilchen im Atomkern – in entgegengesetzte Richtungen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit um einen 27 Kilometer langen Ring schicken, der 100 Meter unter der schweizerisch-französischen Grenze begraben liegt.

Die resultierende Kollision wird von Tausenden von Wissenschaftlern im Rahmen einer Reihe von Experimenten, darunter ATLAS, CMS, ALICE und LHCb, aufgezeichnet und analysiert. Diese verbesserte Kraft wird verwendet, um dunkle Materie, dunkle Energie und andere grundlegende Geheimnisse zu untersuchen.

1,6 Milliarden Kollisionen pro Sekunde

“Wir wollen 1,6 Milliarden Proton-Proton-Kollisionen pro Sekunde liefern” für die ATLAS- und CMS-Experimente, sagte CERNs Leiter für Beschleuniger und Technologie, Mike Lamont.

Diesmal wird der Protonenstrahl auf weniger als 10 Mikrometer verengt, um die Kollisionsrate zu erhöhen. Zur Veranschaulichung ist ein menschliches Haar etwa 70 Mikrometer dick.

Das neue Energieniveau wird es ihnen ermöglichen, das Higgs-Boson weiter zu untersuchen, das der LHC erstmals am 4. Juli 2012 beobachtete. Diese Entdeckung revolutionierte die Physik teilweise, weil das Boson in das Standardmodell passt – die Mainstream-Theorie aller fundamentalen Teilchen, die entstehen Materie und die Kräfte, die sie regieren.

“Das Higgs-Boson steht im Zusammenhang mit einigen der tiefgreifendsten offenen Fragen in der heutigen Grundlagenphysik”, sagte der Generaldirektor CERN Fabiola Gianotti, die vor einem Jahrzehnt erstmals die Entdeckung des Bosons bekannt gab, berichtete von WissenschaftsalarmDienstag (7.5.2022).

Im Vergleich zum ersten Versuch, ein Boson zu finden, wird es diesmal 20-mal mehr Kollisionen geben. “Dies ist eine signifikante Verbesserung, die den Weg für neue Entdeckungen ebnet”, sagte Lamont.

Joachim Mnich, Leiter der Forschungs- und Computerabteilung des CERN, sagte, es gebe noch viel über Bosonen zu lernen.

„Ist das Higgs-Boson wirklich ein Elementarteilchen oder ein Komposit?“

“Neue Physik-Saison”

Frühere Experimente haben die Masse des Higgs-Bosons sowie von mehr als 60 vom Standardmodell vorhergesagten zusammengesetzten Teilchen wie dem Tetraquark bestimmt. Gian Giudice, Leiter der Abteilung für Theoretische Physik des CERN, sagt jedoch, dass die Beobachtung von Teilchen nur ein Teil der Arbeit ist.

„Die Teilchenphysik will nicht nur verstehen, wie – unser Ziel ist es, zu verstehen, warum“, sagte er.

Zu den neun Experimenten des LHC gehören ALICE, das Materie untersucht, die innerhalb der ersten 10 Mikrosekunden nach dem Urknall existierte, und LHCF, das Kollisionen verwendet, um kosmische Strahlung zu simulieren.

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