Neue Jagd auf Ur­knall-Ge­heim­nis­se

Teil­chen­be­schleu­ni­ger im For­schungs­zen­trum Cern wird aus­ge­baut

Schwaebische Zeitung (Biberach) - - PANORAMA - Von Chris­tia­ne Oel­rich

GENF (dpa) - Bei der schon jetzt größ­ten For­schungs­an­la­ge der Welt sind bald wie­der Bag­ger und Bohr­ma­schi­nen am Werk: Der Teil­chen­be­schleu­ni­ger LHC der Eu­ro­päi­schen Or­ga­ni­sa­ti­on für Kern­for­schung (Cern) wird auf neue Höchst­leis­tung ge­trimmt. An dem 27 Ki­lo­me­ter lan­gen ring­för­mi­gen Tun­nel 100 Me­ter un­ter der Er­de müs­sen des­halb neue Tun­nel­stü­cke an­ge­baut wer­den. Der Start­schuss für das HiLu­mi LHC-Pro­jekt – von „High Lu­mi­no­si­ty“– et­wa: „ho­he Leis­tungs­fä­hig­keit“fällt heu­te im schwei­ze­risch-fran­zö­si­schen Grenz­ge­biet bei Genf. Da­zu kom­men wei­te­re Aus­bau­pro­jek­te. Ge­samt­in­ves­ti­ti­on: fast ei­ne Mil­li­ar­de Eu­ro.

Al­les dreht sich beim Cern um die Kol­li­sio­nen, die die Phy­si­ker er­zeu­gen, wenn sie Pro­to­nen in ent­ge­gen­ge­setz­ter Rich­tung durch den 27 Ki­lo­me­ter lan­gen Tun­nel schie­ßen. Un­ter­wegs sind in der Röh­re Tril­lio­nen von Pro­to­nen, von de­nen je­des ein­zel­ne pro Se­kun­de 11 000 Run­den dreht. Die For­scher brin­gen sie an be­stimm­ten Stel­len zur Kol­li­si­on und si­mu­lie­ren da­mit die ers­ten Na­no­se­kun­den nach dem Ur­knall. Sie wol­len un­be­kann­te Ele­men­tar­teil­chen auf­spü­ren, um bis­lang un­ge­lös­te Ge­heim­nis­se des Uni­ver­sums zu er­klä­ren.

Der Be­schleu­ni­ger schafft heu­te ei­ne Mil­li­ar­de Pro­to­nen­kol­li­sio­nen in der Se­kun­de. Aber das reicht den Phy­si­kern nicht. Sie wol­len min­des­tens fünf Mil­li­ar­den Kol­li­sio­nen er­rei­chen. Da­für sol­len zum ei­nen mehr Pro­to­nen zir­ku­lie­ren, und der Zu­sam­men­stoß soll künf­tig auf acht statt 16 Mi­kro­me­ter fo­kus­siert wer­den, um die Chan­ce von Kol­li­sio­nen zu er­hö­hen. Acht Mi­kro­me­ter ent­spricht 0,008 Mil­li­me­ter.

Der Be­schleu­ni­ger soll 2025 viel leis­tungs­stär­ke­re Ma­gne­te ha­ben und es sol­len mehr Pro­to­nen auf Kol­li­si­ons­kurs ge­bracht wer­den. Da­für muss nun ge­bohrt und ge­tun­nelt wer­den. Oli­ver Brü­ning ist Vi­ze-Pro­jekt­lei­ter und sagt: „Es ist wie bei ei­ner Haus­re­no­vie­rung. Man baut ei­ne neue Hei­zung ein, die ef­fi­zi­en­ter ist, aber um mehr zu hei­zen, braucht man mehr Holz und ent­spre­chend grö­ße­re Kel­ler.“

Nur sind die Her­aus­for­de­run­gen am Cern ei­ne Num­mer grö­ßer: Die Phy­si­ker, die mit dem Be­schleu­ni­ger in noch un­be­kann­te Ma­te­rie vor­sto­ßen wol­len, ha­ben so ehr­gei­zi­ge Plä­ne, dass vie­les von dem nö­ti­gen Ma­te­ri­al für die Bau­tei­le erst ent­wi­ckelt wer­den muss.

Die Hal­le in Pré­ves­sin im fran­zö­sisch-schwei­ze­ri­schen Grenz­ge­biet, in der vie­le Vor­be­rei­tungs­ar­bei­ten für den Aus­bau des LHC lau­fen, gleicht ei­ner ganz nor­ma­len Werk­statt. Es gibt rie­si­ge Ka­bel­spu­len, Schläu­che, Me­tall­zy­lin­der, Werk­bän­ke, Pres­sen, Schrau­ben und Mut­tern­schlüs­sel in al­len Grö­ßen. An den Wän­den hän­gen Bau­plä­ne. Mit­ar­bei­ter schrau­ben, mes­sen, pro­bie­ren, jus­tie­ren. Die neu­en Ka­bel und Ma­gne­te müs­sen deut­lich leis­tungs­fä­hi­ger sein als bis­lang.

Weil die Ma­gne­te stär­ke­re Ma­gnet­fel­der er­zeu­gen sol­len, muss­ten die Cern-Spe­zia­lis­ten erst Ka­bel ent­wi­ckeln, die das aus­hal­ten kön­nen. Auch für den Strom­trans­port von der Steck­do­se zu den Ma­gne­ten schu­fen sie Ka­bel aus neu­en Ma­te­ria­len, in die­sem Fall Ma­g­ne­si­um­di­bo­rid, ei­nem selbst bei ho­hen Tem­pe­ra­tu­ren su­per lei­ten­den Ma­te­ri­al. Da­mit kann der Ener­gie­ver­brauch für den Be­trieb der Ma­gne­te ge­dros­selt wer­den. „Das ist auch für die In­dus­trie in­ter­es­sant“, sagt Brü­ning.

Start ab dem Jahr 2025

Vie­le Cern-Er­fin­dun­gen sind heu­te All­ge­mein­gut, als Kom­po­nen­ten in Han­dys, bei dia­gnos­ti­schen Pro­zes­sen wie der Com­pu­ter­to­mo­gra­fie, in der Halb­lei­ter­pro­duk­ti­on und bei der Tu­mor­be­hand­lung. Und na­tür­lich „die Mut­ter al­ler Er­fin­dun­gen“: das am Cern ent­wi­ckel­te World Wi­de Web, das In­ter­net. Als staat­lich fi­nan­zier­te Or­ga­ni­sa­ti­on stellt das Cern der Ge­sell­schaft Ent­wick­lun­gen oh­ne Pa­tent zur Ver­fü­gung.

Die neu­en Tun­nel in 100 Me­tern Tie­fe kön­nen nur ge­bohrt wer­den, wenn der Be­schleu­ni­ger still­steht. Die Vi­bra­tio­nen der Bohr­ma­schi­nen wür­den die sen­si­blen In­stru­men­te stö­ren. Des­halb be­gin­nen die Bau­ar­bei­ten jetzt schon an der Erd­ober­flä­che, denn der Be­schleu­ni­ger wird im De­zem­ber für ei­ne zwei­jäh­ri­ge Rou­ti­ne-War­tung ab­ge­schal­tet. 2021 star­tet er noch mal im „al­ten“Mo­dus. Ab 2025 sol­len al­le neu­en Ka­bel, Ma­gne­ten und Mess­in­stru­men­te in­stal­liert sein, da­mit der Su­per-Be­schleu­ni­ger dann an den Start ge­hen kann.

FO­TO: AFP

Die Phy­si­ker am Cern wol­len mit dem Be­schleu­ni­ger in noch un­be­kann­te Ma­te­rie vor­sto­ßen.

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