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Jeder Zusammenprall eines Protonenpaares setzt so viel Energie frei wie zwei kollidierende Mücken.
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Doch zusammengepfercht auf ein Billionstel Mückengröße ist es bei der Kollision 100.000 Mal heißer als im Zentrum der Sonne.
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Das soll die Forscher so dicht an die Geburt des Kosmos heranführen wie nie zuvor.
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Dafür entstand bei Genf die größte Maschine, die Menschen je gebaut haben.
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In dem unterirdischen Beschleunigerring "Large Hadron Collider" (LHC) krachen Wasserstoff-Atomkerne mit bislang unerreichter Wucht ineinander.
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Hausgroße Detektoren sind nötig, um die Kollisionssplitter aufzuzeichnen. Ein Detektor wiegt so viel wie fünf Jumbo-Jets.
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Der LHC ist fast so rund wie ein perfekter Kreis mit einem Umfang von 26,695 Kilometern. Er liegt in 100 Meter Tiefe.
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1999 begannen die Bauarbeiten für den LHC, den "Large Hydron Collider".
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Mit Hilfe der Urknallmaschine des europäischen Teilchenforschungszentrums CERN ("Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire") ...
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... wollen die Wissenschaftler nicht nur Antworten auf fundamentale Fragen der Physik finden, ...
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... sondern sie hoffen auch auf ein tieferes Verständnis des Universums.
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So ist bis heute rätselhaft, warum nach dem Urknall überhaupt Materie übrig geblieben ist, ...
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... aus der im Laufe der Äonen Sterne, Planeten, ...
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... Bäume ...
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... und schließlich auch Menschen entstehen konnten.
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Denn bei der Geburt des Kosmos vor knapp 15 Milliarden Jahren müssten zunächst Materie und Antimaterie zu gleichen Teilen erzeugt worden sein und hätten sich anschließend gegenseitig wieder komplett vernichten sollen.
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Es ist also mehr Materie als Antimaterie übrig geblieben. Die Frage ist also letztlich: Warum sind wir überhaupt da?
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Der Aufwand, der für das Forschungsprojekt betrieben wurde, war immens.
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Im Betrieb hat der LHC mit 120 Megawatt denselben Strombedarf wie die nahe gelegene 160.000-Einwohner-Stadt Genf.
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Ein Magnetfeld, 100.000-fach stärker als das irdische, zwingt die Wasserstoff-Atomkerne (Protonen) auf ihre Bahn.
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Die Anlage muss dafür auf minus 271,3 Grad Celsius gekühlt werden. Das ist etwas kälter als im Weltall (minus 270,4 Grad Celsius).
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Nur bei diesen Temperaturen können die Spezialmagnete die nötige Feldstärke erzeugen.
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Als Kühlmittel dienen knapp hundert Tonnen des Edelgases Helium - das Kilo zu rund 40 Euro.
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Allein das Abkühlen dauert zwei bis drei Wochen.
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Bis zu 300 Billionen Wasserstoff-Kerne (Protonen) kreisen im LHC.
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Der Protonenstrahl muss genau kontrolliert werden.
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Denn obwohl die schnellen Atomkerne gemeinsam nicht einmal ein Milliardstel Gramm auf die Waage bringen, ...
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... haben sie zusammen etwa so viel Energie wie ein 800-Tonnen-Güterzug bei Tempo 100.
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Insgesamt betreuen mehrere tausend Wissenschaftler das Experiment.
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Die Gesamtkosten betragen 6,2 Milliarden Euro, ...
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... allein drei Milliarden Euro davon kostete der Beschleunigerring selbst. Deutschland hat seit den 90er Jahren rund 90 Millionen Euro für den LHC ausgegeben. Jährlich zahlt der Bund 130 Millionen Euro für die CERN - Grundfinanzierung.
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Der Teilchenbeschleuniger produziert pro Sekunde 600 Millionen Teilchenkollisionen. Etwa 100 davon sind für die Wissenschaftler interessant.
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Vier gigantische Nachweisgeräte, ALICE, ATLAS, CMS und LHCb, zeichnen die Spuren der Kollisionssplitter auf, ...
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... in denen die Physiker nach neuen Phänomenen von Materie, Energie, Raum und Zeit fahnden.
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ATLAS, mit 46 Metern Länge und 25 Metern Höhe so groß wie ein fünfstöckiges Haus, ist der größte Teilchendetektor der Welt.
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Die Messungen der Partikelkollisionen lassen sich allerdings bei weitem nicht alle speichern.
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Die Datenflut wird daher noch im Detektor vorgefiltert.
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"Wir suchen nach nur einer guten Aufnahme in zehn Billionen Schnappschüssen", erläutert Bernd Panzer vom CERN-Rechenzentrum.
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Etwa eine CD-ROM pro Sekunde wird gespeichert; das summiert sich auf rund 15 Petabyte im Jahr. Das ist in etwa vergleichbar mit ...
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... der gesamten Information im World Wide Web. Übrigens: Das www wurde 1990 am CERN erfunden - um den Physikern den Datenzugriff zu erleichtern.
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Mit der kompletten Datenmenge kann das CERN nicht alleine klarkommen.
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Die Forscher haben deshalb das GRID ins Leben gerufen. Das ist ein weltweiter Verbund von Rechnern, der die benötigte Computerleistung bereitstellt.
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Um darüber hinaus Leerlaufkapazitäten privater PCs zu nutzen, haben die Physiker das Projekt LHC@home gestartet.
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Ein teilnehmender PC besorgt sich dabei übers Internet einen Datensatz, rechnet daran, wann immer er unbeschäftigt ist, und schickt das Ergebnis anschließend zurück. So kann jeder internetfähige PC an der Entdeckungsreise zum Urknall teilnehmen.
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Am 10. September 2008 wurde der erste Strahl aus Atomkernen erfolgreich durch den LHC geschickt. Das war ein historischer Moment für die Wissenschaftler.
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(Foto: picture-alliance/ dpa)
Nur neun Tage später jedoch legte eine schwere Panne im Kühlsystem den unterirdischen Beschleuniger lahm. Eine lange Zeit der Reparatur folgte, zur offiziellen Eröffnung im Oktober 2008 war die Anlage abgeschaltet. Die Arbeiten dauerten länger als zunächst erwartet. Erst nach mehr als einem Jahr wurde die "Urknallmaschine" wieder in Betrieb genommen.
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(Foto: picture alliance / dpa)
Am 30. März 2010 gab es die ersten Erfolge. Beim dritten Versuch knallten erstmals Atomkerne mit einer Energie von zusammen sieben Tera-Elektronenvolt (TeV) aufeinander. Das war ein neuer Rekord im LHC.
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(Foto: CERN)
Sowohl die Anzeigen der Messgeräte, hier der LHC Control Screeen, ...
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(Foto: CERN)
... als auch die Arbeit der Wissenschaftler im Kontrollzentrum konnten Interessierte über einen Livestream im Internet während des ersten erfolgreichen Urknall-Experiments mitverfolgen.
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(Foto: CERN)
Alles was die Wissenschaflter im Kontrollzentrum sehen, sind Messwerte und Daten wie diese, die aus den Teilchendetektoren stammen.
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(Foto: picture alliance / dpa)
Die erfolgreiche Kollision mit sieben Tera-Elektronenvolt ist der Beginn der wissenschaftlichen Experimente am LHC und ein Meilenstein in der Geschichte der Physik.
Das größte Experiment der Geschichte Der Teilchenbeschleuniger LHC
Im Europäischen Kernforschungszentrum Cern bei Genf sammeln sich Superlativen. Kein Wunder, denn hier wollen Forscher den Urknall als Experiment nachstellen.
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