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Mittwoch, 13. Dezember 2017

Hightech

Teilchen und Messgeräte

Von Andrea Tebart | 16. März 2017 | Ausgabe 11

Im Schatten des Mont-Blanc-Massivs liegt Cern, die Europäische Organisation für Kernforschung. Das Besucherzentrum hat ein inneres und äußeres Facelifting erhalten.

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Foto: A. Tebart

„Globe“, das Cern-Besucherzentrum, mit neuer Hülle.

Das Cern kann – je nach physikalischem Wissensstand – auf verschiedenen Touren besichtigt werden. Jetzt lädt das Besucherzentrum im neuen Gewand dazu ein, die Großforschungsanlage kennen zu lernen. Sie hat seit ihrer Gründung 1954 die Welt mit ihren fundamentalen Erkenntnissen über den Aufbau der Materie verändert. Aber ihren Wissenschaftlern gehen die Themen nicht aus. Immer weiter wollen sie die Grundkräfte der Physik verstehen und damit letztendlich, woraus das Universum besteht und wie die Welt bis ins letzte Elementarteilchen hinein funktioniert. Tausende Wissenschaftler aus der ganzen Welt forschen dafür, unabhängig von Nationalität und kulturellem Hintergrund. Darunter diverse spätere Physik-Nobelpreisträger wie Georges Charpak, Jack Steinberger, Carlo Rubbia oder Simon van der Meer.

300 000 Anfragen pro Jahr

Schon 1964 hatten der Schotte Peter W. Higgs und der Belgier François Englert unabhängig voneinander theoretische Überlegungen über die Existenz eines neuen Teilchens angestellt, verknüpft mit der Frage, wie Elementarteilchen eine Masse erhalten. 48 Jahre später gab es den praktischen Beweis. Das sogenannte Higgs-Teilchen wurde im Sommer 2012 im Cern entdeckt. Und zwar mithilfe des weltweit stärksten und teuersten Teilchenbeschleunigers „Large Hadron Collider“ (LHC).

Anhand der Zerfallsspuren konnten die Forscher mit teilweise haushohen sensiblen Detektoren die Existenz des Higgs-Teilchens allein durch Lichtstreifen nachweisen. 2013 gab es für die beiden Physiker den Nobelpreis von der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften in Stockholm. Staffan Normark, damals Sekretär des Nobelpreis-Komitees, erwähnte in seiner Verkündigung der Preisträger jedoch ausdrücklich, dass der Mechanismus durch Experimente des Teilchenbeschleunigers im Cern bestätigt worden sei.

Der LHC ist der Dreh- und Angelpunkt der physikalischen Grundlagenforschung im Cern. Er verläuft unterirdisch über französisches und schweizerisches Gebiet. In einem Ringtunnel, der knapp 27 km lang ist und in dem einzelne Wasserstoffprotone in weniger als einer zehntausendstel Sekunde, quasi in Lichtgeschwindigkeit, über die Strecke gejagt werden. Vorbei an 9300 Magneten und vier Detektoren. Genau an diesen vier Stellen stoßen die Protonen mit einer ungeheuren Wucht aufeinander. Dabei entstehen – im besten Fall – neue Teilchen mit neuen Eigenschaften, deren Daten von hochkomplexen Rechnern ausgewertet werden, bevor sie in Sekundenbruchteilen wieder zerfallen. Wegen der großen Menge der Daten werden viele zur Analyse an Forscher in der ganzen Welt verschickt.

Das war nicht immer so. In den 1980er-Jahren gab es im Cern ein Kommunikationsproblem. Der Grund: Die Aufteilung über zwei Länder mit zwei unterschiedlichen Netzwerk-Infrastrukturen machte den Austausch von Informationen kompliziert bis unmöglich. Die Lösung für dieses Problem bescherte der Welt letztendlich das World Wide Web und dem Cern ein Projekt, das die Kommunikation von Forschungsergebnissen zwischen hauseigenen Instituten und Universitäten deutlich vereinfacht hat. Das, was der britische Informatiker und Physiker Tim Berners-Lee 1989 mit seinem Hypertext-System am Cern auf den Weg gebracht hat, ist heute noch digital zu besichtigen. Auf steht die „Geburt der ersten Website“. Ein Nebenprodukt der Forschungsarbeit am Cern mit enormen Auswirkungen.  

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