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Wissen & Umwelt

Urknall im größten Kühlschrank der Welt

Mit bislang unerreichter Energie ist der weltgrößte Teilchenbeschleuniger LHC dem Urknall so nahe gekommen wie nie zuvor. Von den Experimenten erhoffen sich die CERN-Forscher Hinweise über die Entstehung des Universums.

Die Illustration zeigt die Kollision von Atomkernen, Tausende von neuerzeugten Teilchen fliegen dabei in alle Richtungen (Foto: dpa)

Wissenschaftler erhoffen sich von den Experimenten neue bahnbrechende Erkenntnisse

Nach drei Anläufen ist es den Wissenschaftlern des europäischen Kernforschungszentrums CERN am Dienstag (30.03.2010) gelungen, die Entstehung des Universums beim Urknall vor mehr als 13 Milliarden Jahren zu simulieren. Dabei prallten fast lichtschnelle Atomkernteilchen mit der bislang unerreichten Energie von sieben Tera-Elektronenvolt aufeinander. Die Kollisionen markierten den Beginn der wissenschaftlichen Experimente am "Large Hadron Collider" (LHC). Wegen Problemen mit der Energieversorgung hatte das Experiment erst mit einigen Stunden Verspätung begonnen.

Forscher feiern Durchbruch

Ein Mitarbeiter des europäischen Teilchenforschungszentrum CERN betrachtet ein Modell des LHC-Tunnels (Archivfoto: dpa)

Ein Modell des LHC: Durch die zwei Röhren in der Mitte werden Atomkerne gejagt

Die CERN-Wissenschaftler feierten die historischen Teilchen-Kollisionen in dem 27 Kilometer langen Beschleunigerring in der unterirdischen Anlage bei Genf mit Jubel und Applaus. Damit sei ein Durchbruch gelungen, sagte Oliver Buchmüller, einer der Hauptbeteiligten des mit Spannung erwarteteten Experiments. "Wir gehen dorthin, wo noch nie jemand war. Der Physik wurde ein neues Gebiet erschlossen", so der Wissenschaftler.

Von den bei den Kollisionen entstehenden neuen Teilchen erhoffen sich die Forscher Antworten auf fundamentale Fragen der Physik, so etwa bei der Entschlüsselung der Materie.

Von Gottesteilchen und Superpartnern

Unter anderem geht es den Forschern um den Nachweis des Higgs-Boson. Das nach dem britischen Physiker Peter Higgs benannte Teilchen verleiht der gängigen Theorie zufolge Elementarteilchen seine Masse. Sollte der Nachweis des so genannten "Gottesteilchens" nicht gelingen, ist die Theorie hinfällig. Bei einem Nachweis aber wäre im Standardmodell der Elementarteilchenphysik eine große Lücke geschlossen.

Physiker Peter Higgs, Entdecker des Higgs-Feld in den 60er Jahren (Foto: AP)

Peter Higgs stellte in den 60er Jahren die Theorie der "Gottesteilchen" auf

Trotz großer Leistungsfähigkeit des Teilchenbeschleunigers glauben die Forscher, dass es etwa zwei bis drei Jahre dauern wird, bis sie genügend Daten gesammelt haben, um das Higgs-Teilchen nachzuweisen. Ihr Namensgeber hat seine Theorie 1964 beschrieben. Higgs ist heute 79 Jahre alt und könnte beim Erfolg des Experiments mit dem Nobelpreis rechnen.

Zudem erhoffen sich die Verfechter der so genannten Supersymmetrie Hinweise auf die Existenz so genannter Superpartner. Es soll sich dabei um ein jeweils passendes Gegenteilchen zu den bekannten Teilchen handeln. Einem der Gegenteilchen wird nachgesagt, ein Baustein der Dunklen Materie sein. Astronomen und Astrophysiker haben errechnet, dass 95 Prozent des Universums aus Dunkler Materie und Dunkler Energie bestehen. Von dieser dunklen Seite ist bisher jedoch so gut wie nichts bekannt.

Kein schwarzes Loch

CERN-Generaldirektor Dieter Heuer im Gespräch mit DW-TV Anfang 2009 (Foto: DW-TV)

CERN-Generaldirektor Heuer: Schwarze Löcher sind nicht zu befürchten

Befürchtungen, bei dem Experiment könnte ein materieverschlingendes Schwarzes Loch entstehen, wiesen die Forscher zurück. CERN-Generaldirekor Rolf-Dieter Heuer erklärte, dass das Universum seit Milliarden von Jahren pro Sekunde Milliarden derartige Experimente mache. "Und wir sind immer noch da."

Das Bundesverfassungsgericht hatte Anfang März die Beschwerde einer Frau zurückgewiesen, die aus Angst vor dem Weltuntergang ein Experiment mit dem Hochgeschwindigkeitsbeschleuniger verbieten lassen wollte.

Der Urknall: Wie war das damals?

In der heißen, dichten Ursuppe existierte Materie vor 13,7 Milliarden Jahren als Quark-Gluon-Plasma. Bei der anschließenden Abkühlung verbanden sich subatomare Teilchen, die Quarks, zu Protonen und Neutronen. Indem die Forscher im Beschleuniger schwere Ionen zusammenprallen lassen, entstehen kurzzeitig Temperaturen, die 100.000 Mal heißer sind als das Zentrum der Sonne. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass dabei wieder Quarks freigesetzt werden. Sie wollen schließlich beobachten, wie die Quarks erneut zu gewöhnlicher Materie werden.

Die am Dienstag angelaufenen Experimente sollen voraussichtlich eineinhalb bis zwei Jahre dauern. Bereits im September 2008 wurde der gigantische Teilchenbeschleuniger in Betrieb genommen. Die Anlage soll 6,5 Milliarden Schweizer Franken (rund 4,5 Milliarden Euro) gekostet haben. Wegen schwerer Pannen musste der LHC jedoch ein Jahr lang Reparaturen unterzogen werden. Die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) betreibt die Anlage bei Genf mit 7000 Wissenschaftlern aus 80 Ländern. Es handelt sich um das weltweit größte Forschungszentrum für Teilchenphysik. Mit einer Temperatur von minus 271 Grad Celsius ist die Anlage zugleich der größte Kühlschrank der Welt.

Autor: Stefanie Zießnitz (afp, apn, dpa, rtr)
Redaktion: Ursula Kissel

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