CERN, die European Organization for Nuclear Research, bzw. Organisation européenne pour la recherche nucléaire, ist ein Zusammenschluss von 22 Staaten. CERN erforscht den Aufbau und das Zusammenspiel der Materie. Eine Grundlagenforschung, die einerseits Theorien bestätigen soll, aber auch neue Erkenntnisse an den Tag bringt. Mit del LHC betreibt CERN einen Teilchenbeschleuniger. Jetzt ist der Startschuss zu einem neuen, größeren Teilchenbeschleuniger gefallen. Der HL-LHC soll Mitte der 2020er-Jahren seinen Betrieb aufnehmen.

Large Hadron Collider

LHC ist die Abkürzung für Large Hadron Collider. Hadronen sind subatomare Teilchen, wie etwa Protonen und Elektronen. Die Teilchen werden durch verschiedene Kräfte zusammengehalten. Um sie zu erforschen müssen sie getrennt werden. Das passiert, wenn die kollidieren. Im LHC werden Protonen fast bis zur Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Die eine Hälfte bewegt sich dabei in eine, der Rest in die andre Richtung. An definierten Punkten werden die Protonenstrahlen, die gegenläufig mit annähernd Lichtgeschwindigkeit aufeinander zufliegen, gekreuzt. Von den tausenden Hadronen, deren Bahnen sich kreuzen, kollidieren einige. Die Kollisionen werden von unterschiedlichen Detektoren aufgezeichnet.

HL-LHC Die CERN Erweiterung auf blog-baron.de
Wie funktioniert unsere Universum? Die Antwort liegt in den kleinsten Teilchen

Petabytes an Daten

Die unglaubliche Geschwindigkeit der Teilchen sorgt dafür, dass sie im 27 km langen LHC 30 Millionen mal pro Sekunde kreisen. Entsprechend viele Kollisionen kommen also vor. Unter den Unmengen an Daten finden sich viele, die keine Besonderheiten, bzw. neue Erkenntnisse enthalten. In seltenen Fällen kann man anhand der Detektormessungen neue Teilchen nachweisen. Genau das ist das Ziel von CERN. Damit die Wissenschaftler nicht alle Daten sichten müssen und auch nicht alle Aufnahmen gespeichert werden müssen, laufen leistungsstarke Triggersysteme im Hintergrund. Leistungsstarke Rechenzentren, die die Detektordaten nach vorgegebenen Algorithmen prüfen und möglicherweise interessante Ergebnisse speichern. Die anderen werden verworfen.

HL-LHC

Im LHC werden bei jeder Kollision etwa 50 Protonenzusammenstöße registriert. Insgesamt stehen also 1,5 Milliarden Kollisionen pro Sekunde zur Auswertung zur Verfügung. Eine unglaublich hohe Zahl, die den CERN Wissenschaftlern aber noch nicht reicht. Die Lösung ist ein Ugrade des LHC. Der HL-LHC, wobei das HL für High Luminosity, also hohe Leuchtkraft, steht, soll die Teilchenbeschleunigung auf ein neues Level heben. Hat der LHC 27 km, oder exakt 26,659 km Umfang, so soll der HL-LHC 100km lang werden. Die Ausbeute an Kollisionen wird sich, dank neuer Technologien, im neuen Teilchenbeschleuniger verzehnfachen.

Higgs-Boson

Der LHC hat 2012 für einen Nobelpreis gesorgt. Das Higgs-Boson, ein neutrales Teilchen konnte nachgewiesen werden. Weitere Entdeckungen sind aber, trotz großer Hoffungen, bislang ausgeblieben. Die Erweiterung des Large Hadron Colliders soll das ändern. Die Forscher am CERN hoffen mit dem HL-LHC mehr zum Aufbau von Materie herauszufinden. Die Hintergründe des Universums, seine Entstehung und die Teilchen, die unsere Umwelt ausmachen, sollen nach und nach entschlüsselt werden. Man darf gespannt sein.

Mehr Informationen findet man in diesem Video des CERN.