Das grösste Experiment der Welt begann um 9.33 Uhr
publiziert: Mittwoch, 10. Sep 2008 / 18:07 Uhr / aktualisiert: Donnerstag, 11. Sep 2008 / 00:10 Uhr

Genf - Die Physiker am CERN in Genf haben heute einen wichtigen Meilenstein bei der Inbetriebnahme der grössten je von Menschen gebauten Maschine erreicht. Sie liessen erstmals Protonenstrahlen durch den Teilchenbeschleuniger LHC kreisen.

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Den Startschuss für diese wichtige Etappe auf dem Weg zu neuen Erkenntnissen über die Ursprünge und die Zusammensetzung des Universums fiel um 9.33 Uhr. Schrittweise wurde ein Protonenstrahl im Uhrzeigersinn in die acht Sektoren der 26,7 km langen Vakuumröhre des Ringtunnels eingeschossen.

Um 10.25 Uhr dann kündeten zwei Blitze auf einem Bildschirm davon, dass der Protonenstrahl erstmals durch die gesamte Röhre geflitzt war. Im Kontrollzentrum knallten die Champagnerkorken und in diversen Hörsälen des Europäischen Laboratoriums für Teilchenphysik (CERN) brandete grosser Applaus auf.

Schneller als erwartet

LHC-Projektleiter Lyn Evans zeigte sich überrascht über das Tempo mit dem dieser Schritt geglückt ist. 1989, bei der Inbetriebnahme des LHC-Vorgängers LEP, hatte es noch zwölf Stunden gedauert, bis der Teilchenstrahl erfolgreich in der gesamten Röhre zirkulierte.

Ermutigt durch diesen Erfolg liess Evans den Countdown für einen zweiten Protonenstrahl starten, der in die andere Richtung geschickt werden sollte. Dabei wurde deutlich, dass es sich beim LHC in allen Belangen um einen äusserst komplexen Prototypen handelt.

Wegen minimen Temperaturschwankungen im Kühlsystem, das die für den Antrieb der Protonen zuständigen Elektromagnete auf minus 271,3 Grad herunterkühlt, musste der Start verschoben werden. Kurz nach 15 Uhr schafften die Ingenieure dann auch diese Hürde.

Ziel: Physik revolutionieren

Der derzeitige Generaldirektor Robert Aymar sprach von einem historischen Moment für das CERN. Es sei eine grosse Freude, dieses Grossvorhaben zum Erfolg geführt zu haben.

«Gleichzeitig ist die Hoffnung gross, wichtige Entdeckungen zu machen», sagte Aymar. Die Forscher hoffen, dank des LHC in den nächsten 15 Jahren - der geplanten Betriebsdauer des mehr als 6 Milliarden Franken teuren LHC - die Phyisk zu revolutionieren.

Heute gründet die Physik auf dem sogenannten Standardmodell. Zuviele Fragen bleiben bei dieser Theorie jedoch offen. Es bietet weder eine Erklärung für die Gravitation, noch für das Fehlen von Antimaterie im Universum. Nicht erklären kann das Modell auch die dunkle Materie und weshalb Materie eine Masse hat.

Maschine der Superlative

Das sollen die Experimente im LHC nun ändern. Im grössten und stärksten Teilchenbeschleuniger aller Zeiten wollen die Forscher zwei gegenläufige Protonenstrahlen mit 99,9999991 Prozent der Lichtgeschwindigkeit aufeinander prallen lassen.

Bei den Kollisionen zersplittern die Protonen in noch viel kleinere Elementarteilchen. Pro Sekunde soll es zu 600 Millionen Kollisionen kommen. Dank enormen Detektoren in den Versuchsanlagen ATLAS, CMS, ALICE, LHCb und LHCf können die elektrischen Spuren dieser Teilchen festgehalten werden.

Daraus leiten die Forscher dann ab, um welche Art Teilchen es sich handelt. Die Hoffnung ist, dass dabei neue, noch unbekannte Teilchen entdeckt werden, dank denen entweder das Standardmodell vervollständigt oder durch neue Modelle ersetzt werden kann.

Experimente beginnen erst in einigen Wochen

Bis zum Beginn der Experimente vergehen noch einige Wochen. Die Forscher müssen zuerst schauen, dass die beiden Protonenstrahlen stabil in der Vakuumröhre zirkulieren.

Erst dann - nach insgesamt über zwanzig Jahren Planungs- und Bauzeit - können sie die Protonenpakete zur Kollision bringen. Bis zum Vorliegen erster Entdeckungen dürfte es bis zu zwei Jahren dauern. Bei den Kollisionen erheben die Forscher nämlich Unmengen von Daten, so dass die Auswertung viel Zeit in Anspruch nimmt.

Die wichtigsten Etappen zur Planungs- und Bauzeit:

1984:
Fünf Jahre bevor der LHC-Vorläufer LEP den Betrieb aufnimmt, starten die Physiker mit den ersten Vorarbeiten zum «Large Hadron Collider» (LHC). Anlässlich eines Symposiums in Lausanne beugen sich Arbeitsgruppen über die Fragen der Physik, die mit einem Protonen-Beschleuniger studiert werden könnten.

1989
Erste Gruppen bilden sich rund um künftige Experimente.

1992
Bei einem Treffen in Evian wird ein Programm gestartet, um die technische Machbarkeit eines supraleitenden Teilchenbeschleunigers zu prüfen. Gleichzeitig werden die ersten Experimente wie CMS oder ATLAS vorgestellt.

1994
Der CERN-Rat beschliesst den Bau des LHC in zwei Etappen.

Oktober 1995
Die Studie über das technische Konzept des LHC wird publiziert.

Dezember 1996
Dank der in den Vorjahren von Japan, Indien, Russland und den USA angekündigten Finanzbeiträgen, beschliesst der CERN-Rat, den LHC in einer Bauetappe zu realisieren.

April 1998
Beginn der Tiefbauarbeiten für die riesigen Kavernen des ATLAS-Experiments.

August 1999
Die ersten Komponenten der Teilchen-Detektoren treffen in Genf ein.

November 2000
Die Versuche mit dem bislang grössten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem Elektronen-Positronen-Collider (LEP), werden nach elf Jahren eingestellt. Beginn des LEP-Abbaus, damit in dem 26,7 km langen LEP-Ringtunnel die Anlagen des LHC eingebaut werden können.

Januar 2001
Start des europäischen Informatikprojekts DataGrid dank dem die Datenflut aus den LHC-Experimenten bewältigt werden soll.

August 2001
Der Bau der ersten von vier riesigen Spezialkavernen für die Experimente ist vollendet.

Oktober 2001
Die letzten Tunnels, die zusätzlich zum LEP-Ringtunnel gebaut werden mussten, sind ausgebrochen.

2001 bis 2006
Lieferung von unzähligen Magneten und Magnetbauteilen.

März 2003
Abschluss aller Aushubarbeiten.

Dezember 2003
Lieferung des letzten von acht Kühlern.

September 2004
50. Jahrestag der CERN-Gründung.

Februar 2005
Abschluss aller Tiefbauarbeiten mit der Einweihung der Kaverne des CMS-Experiments.

März 2005
Beginn des Einbaus des Beschleunigers: Der erste von 1232 supraleitenden Magnete wird in den Ringtunnel herabgelassen.

Februar 2006
Das neue Kontrollzentrum für den Betrieb des LHC nimmt den Betrieb auf.

Oktober 2006
Der Bau des «grössten Kühlschranks der Erde» ist abgeschlossen.

November 2006
Die Produktion aller für den LHC nötigen Elektromagnete ist abgeschlossen.

April 2007
Der erste von acht LHC-Sektoren wird auf -271,3 Grad abgekühlt.

November 2007
Die Verbindung zwischen allen Sektoren des LHC ist abgeschlossen.

2008
Der Einbau aller Experimente wird schrittweise abgeschlossen.

10. September 2008
Erstmals zirkuliert ein Protonenstrahl durch den ganzen 26,7 km langen Teilchenbeschleuniger.

(fest/sda)

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