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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 wird 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 Metern 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") wollen die Wissenschaftler nicht nur Antworten auf fundamentale Fragen der Physik finden, ...
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... sie hoffen auch die Existenz sogenannter Higgs-Teilchen beweisen zu können und ...
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... so ein tieferes Verständnis über die Enstehung des Universums zu bekommen.
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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 und die Erde, ...
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... mit Bäumen, Pflanzen, Tieren und ...
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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 ...
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... beide hätten sich anschließend gegenseitig wieder komplett vernichten müssen.
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Es ist also mehr Materie als Antimaterie übrig geblieben.
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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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In 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 die unzähligen Tests.
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Der Teilchenbeschleuniger produziert pro Sekunde 600 Millionen Teilchenkollisionen. Etwa 100 davon sind für die Wissenschaftler interessant.
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Mit ingsgesamt vier Detektoren werden die Kollissionen gemessen.
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Die Messdaten 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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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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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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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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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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Die Kollision mit sieben Tera-Elektronenvolt ist der Beginn der eigentlichen Experimente am LHC und ...
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... bedeutet ein Meilenstein in der Geschichte der Physik, ...
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... denn nur in diesem Bereich konnte das sogenannte Higgs-Teilchen nachgewiesen werden.
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Mit dem Neustart der Anlage am 5.4.2015 können nun die Teilchen mit fast doppelter Geschwindigkeit aufeinander geschossen werden.
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Mit den neuen Versuchen wollen die Forscher unter anderem der Existenz von Dunkler Materie auf die Schliche kommen.
Das größte Experiment der Geschichte Der Teilchenbeschleuniger LHC
Im Europäischen Kernforschungszentrum Cern bei Genf sammeln sich Superlative. Kein Wunder, denn hier wollen Forscher den Urknall als Experiment nachstellen und herausbekommen, ob es Higgs-Teilchen tatsächlich gibt.
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