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Schwarze Löcher, begehrte Teilchen

Die Europäische Organisation für Kernforschung, kurz: CERN, hat es nicht leicht. Kaum eine Forschungseinrichtung muss sich so häufig fragen lassen, was sie tue. Die Antwort: Grundlagenforschung betreiben. Die CERN-Forscher versuchen, die großen Rätsel der Physik, was denn die Welt im Innersten zusammenhält, zu lüften.

Dafür betreibt die Organisation an der französisch-schweizerischen Grenze nahe Genf den größten Teilchenbeschleuniger der Welt. Der Beschleunigerring des LHC (Large Hadron Collider) misst 27 Kilometer und befindet sich rund 100 Meter unter der Erde. Hier werden Protonenpakete in zwei Ringen gegenläufig auf annähernd Lichtgeschwindigkeit gebracht, um anschließend in einen von vier gewaltigen Detektoren zu kollidieren. Was genau dann passiert, interessiert die Wissenschaft. Warum gibt es beispielsweise mehr Materie als Antimaterie? Was genau spielte sich unmittelbar nach dem Urknall ab? Ganz oben im Fragenkatalog steht aber die Suche nach dem ominösen Higgs-Boson. Theoretisch müsste es existieren, aber nachweisen konnte es bisher noch niemand. Fest steht aber: wenn es das Higgs-Teilchen gibt, wird es früher oder später im LHC gefunden. Falls nicht, kann man wohl etliche Bücher über Teilchenphysik getrost wegschmeißen. „Eigentlich rechnet jeder damit, dass wir das Higgs-Teilchen finden werden“, sagt Manfred Krammer, stellvertretender Direktor des Instituts für Hochenergiephysik (HEPHY) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. Das Institut war maßgeblich an der Entwicklung des so genannten „Triggers“ für einen der vier Detektoren beteiligt.

Die Suche nach Higgs dauert noch 15 Jahre

Dieses elektronische System filtert aus den 600 Millionen Protonen-Kollisionen, die jede Sekunde stattfinden, die möglicherweise interessanten heraus. Als interessant gilt zum Beispiel das gemeinsame Auftreten mehrerer hochenergetischer Myonen. Sie könnten Zerfallsprodukte des kurzlebigen Higgs-Teilchens sein.

Die Auswertung der trotz Vorselektion gewaltigen Datenmengen erfolgt ebenfalls am HEPHY in Wien. Herrn Higgs zu finden kann im schlimmsten Fall 15 Jahre dauern. Nämlich dann, wenn er besonders schwer ist. Aber spätestens nach dieser Zeit ist der gesamte Bereich an Kollisionsparametern abgetastet und endlich Klarheit geschaffen. Eine von Laien gehörte Befürchtung besagt, dass im LHC Miniaturausgaben von Schwarzen Löchern entstehen und die Erde schlucken könnten. „Ich hoffe, dass Schwarze Löcher entstehen“, sagt Krammer. „Denn das würde eine Theorie bestätigen, wonach das Universum mehr als drei Dimensionen hat.“ Gefahr bestehe keine. Das Schwarze Loch würde in Sekundenbruchteilen zerfallen.

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