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Bundesrat besucht das CERN: Arbeiten an neuem ATLAS- und CMS-Experiment 100 Meter unter Genf

CERN_Linac-wikipedia-free001Bundesrat Didier Burkhalter besuchte am Dienstag in Genf mit CERN-Direktor Rolf Heuer zwei Forschungsstätten der Europäischen Organisation für Kernforschung. Burkhalter erkundigte sich insbesondere nach den neusten Entwicklungen des Teilchenbeschleunigers (LHC), einem gigantischen wissenschaftlichen Instrument, das sich über die französisch-schweizerische Grenze erstreckt. Anschliessend besuchte er die Kaverne des neuen ATLAS-Experiments auf der Suche nach den kleinsten Teilchen der Materie.

Gigantischer Detektor ATLAS:
ATLAS ist ein 45 m langer, zylindrischer, 7000 Tonnen schwerer Koloss mit einem Durchmesser von 22 Metern, 100 Meter unter der Erde. Das Experiment besteht aus vier übergeordneten Systemen. und befindet sich auf einem der vier Kollisionspunkte des Teilchenbeschleunigers. Dieser vielseitige Detektor dient der Identifikation und Messung der Eigenschaften (Energie, Geschwindigkeit, Richtung) der bei Kollisionen entstehenden Teilchen. Unter anderem soll mit ATLAS erstmals das Higgs-Boson, ein für die Erklärung der Masse wichtiger Bestandteil, nachgewiesen werden sowie die derzeit kleinsten Bausteine der Materie, Leptonen und Quarks, auf eine etwaige Substruktur hin untersucht werden.

Paralleles CMS-Experiment zur besseren Überprüfbarkeit

Zur besseren Überprüfbarkeit wird ATLAS mit dem Compact Muon Solenoid (CMS) ein weiterer Detektor zur Seite gestellt, der einen physikalisch anderen Ansatz zum Nachweis derselben Fragestellungen verfolgt. Das Compact Muon Solenoid-Experiment verfolgt die gleichen wissenschaftlichen Ziele wie Atlas, jedoch mit anderen technischen Lösungen.

Am ATLAS-Experiment werden etwa 1870 Forscher aus 150 Instituten weltweit teilnehmen. 

Bundesrat Didier Burkhalter unterstrich anlässlich seines Besuchs die Bedeutung der Arbeiten des Cern im Bereich der weltweiten Spitzenforschung, bei der die Schweiz sehr gut positioniert sei. Er wies auf die Notwendigkeit der internationalen Zusammenarbeit hin, wie sie am Cern bereits heute gang und gäbe sei. Nur so lassen sich Projekte von einer solchen Tragweite realisieren.

 

Was ist eigentlich das CERN - HappyTimes macht Dich schlau!

Das Hauptgelände des CERN liegt bei Meyrin (nahe Genf) in der Schweiz, nahe der Grenze zu Frankreich; große Teile der Beschleunigerringe und auch einige unterirdische Experimentierplätze befinden sich geografisch auf französischem Staatsgebiet, gehören aber trotzdem administrativ zur Schweiz.

CERN rechtsfreier Raum

Aufgrund von Sitzabkommen des CERN mit der Schweiz und Frankreich gilt auf dem Gelände des CERN kein nationales Recht. Daher kann CERN auch vor keinem nationalen Gericht verklagt werden. Bürger, die sich an nationale Gerichte gewandt hatten, um die Aussetzung der von ihnen als gefährlich erachteten Experimente am LHC des CERN zu erreichen, wurden regelmäßig wegen Nichtzuständigkeit der angerufenen Gerichte abgewiesen.

Gründung bereits 1953
 
Am 29. Juni 1953, auf der 6. Konferenz des provisorischen CERN in Paris, unterzeichneten Vertreter der zwölf europäischen Staaten die Gründungsurkunde. Im Oktober 1953 wurde auf einer Konferenz in Amsterdam der Sitz des CERN und dessen Laboratoriums in der Nähe von Genf bestimmt. Am 10. Juni 1955 erfolgte die Grundsteinlegung des CERN-Laboratoriums durch Felix Bloch, den ersten regulären Generaldirektor des CERN.
Ursprünglich war das CERN vor allem für Forschung im Bereich der Kernenergie vorgesehen, schon bald entstanden aber die ersten Teilchenbeschleuniger. 1957 wurde das Synchro-Zyklotron (SC), das Protonen auf bis zu 600 MeV beschleunigt, in Betrieb genommen. 1965 erfolgte eine Vereinbarung mit Frankreich, die geplanten Protonen-Speicherringe, Intersecting Storage Rings (ISR) genannt, auch auf französischen Boden auszubauen.
1968 erfand Georges Charpak einen Teilchendetektor, der in einer gasgefüllten Kammer eine große Anzahl parallel angeordneter Drähte zur besseren Orts- und Energieauflösung enthielt. Er revolutionierte mit dieser Drahtkammer den Teilchennachweis und erhielt 1992 den Nobelpreis für Physik.
1970 belief sich das Budget des CERN auf 370 Millionen Schweizer Franken. Die Kosten wurden 1970 zu 23 Prozent durch die Bundesrepublik Deutschland, zu 22 Prozent durch das Vereinigte Königreich und zu 20 Prozent von Frankreich getragen.
Weitestgehend unbemerkt Tunnel von 27 Kilometer Länge unterhalb von Genf gegraben - Elektronen und Positronen prallen aufeinander
 
Im August 1989 ging der Large Electron-Positron Collider (LEP) in Betrieb. In einem Tunnel von 27 km Länge trafen hier an ausgewählten Stellen Elektronen und ihre Antiteilchen, die Positronen, mit Energien von 100 GeV (Giga Elektronenvolt) aufeinander.
Existenz von Antimaterie 2001 experimentell bestätigt - 2002 erstmals Antimaterie gespeichert
 
1996 wurden am LEAR-Speicherring (Low Energy Antiproton Ring) erstmals Antiwasserstoffatome produziert, es gab dabei erste Hinweise auf geringfügige Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie (CP-Verletzung), was 2001 durch ein weiteres Experiment bestätigt wurde.
2002 gelang die Produktion und Speicherung von mehreren tausend „kalten“ Antiwasserstoff-Atomen durch die ATHENA-Kollaboration, ebenso begann die Datenaufnahme im COMPASS-Experiment.
Mit mehreren Staaten, die nicht zu CERN gehören, wurden Kooperationsvereinbarungen für die LHC-Nutzung abgeschlossen, bisher mit Indien, Japan, Kanada, Russland und den USA.
LHC ersetzt alten LEP im Jahr 2000, gleicher Tunnel, neuer Collider
 
1999 begannen die Bauarbeiten für den Large Hadron Collider (LHC), der den 27 Kilometer langen Tunnel des LEP übernahm, der dafür im Jahr 2000 abgeschaltet wurde.
 
Aufprallenergien von bis 14'000 GeV sollen möglich sein
Am LHC sollen Energien erreicht werden, die in bisherigen Teilchenbeschleunigern noch nicht möglich waren; bis 14'000 GeV (Giga Elektronenvolt). Die sind für die Suche nach dem Higgs-Boson sowie schweren supersymmetrischen Teilchen notwendig; weiterhin für die genauere Untersuchung des Quark-Gluon-Plasmas.
 
Beschleunigung dauert Monate
Damit Kollisionen bei sehr hohen Energien durchgeführt werden können, muss der Speicherring auf Betriebstemperatur heruntergekühlt und dann kontrolliert während Wochen hochgefahren, also die Teilchen beschleunigt, werden. Am 10. September 2008 folgte der erste offizielle Rundumlauf von Protonen im Ring. Noch vor dem 21. Oktober 2008 sollte es zu den ersten Protonen-Kollisionen kommen; dieser Termin konnte jedoch auf Grund der erzwungenen Abschaltung nach einem Problem nicht eingehalten werden.
Am 23. Oktober 2009 wurden erneut Protonen in den Tunnel injiziert. Am 30. März 2010 gelang es erstmals, Protonen mit einer Rekordenergie von jeweils 3'500 GeV aufeinander treffen zu lassen. Ab wann die volle Teilchenenergie im LHC erreicht wird, ist noch unbekannt. Seit dem 4. November 2010 werden nun erfolgreich Blei-Ionen beschleunigt, der Termin für den Zusammenprall ist uns noch unbekannt.
Im Vorfeld des Zusammenpralls vom 30. März 2010 wurden Stimmen laut, die befürchteten, der Aufprall könnte ein schwarzes Loch erzeugen, in dem unser Planet verschwinden würde. Zum Glück ist bisher nichts solches eingetreten.
Cern entwickelt auch Computertechnik

Derzeit ist man am CERN intensiv mit der Entwicklung eines LHC Computing Grid beschäftigt, einem System für verteiltes Rechnen. Dieses wird benötigt, um die ungeheuren Datenmengen des LHCs zu verarbeiten.

Momentan vier grosse Projekte am CERN

Momentan laufen am CERN vier die vier grossen Experimente ALICE, ATLAS, CMS und LHCb.

Quellen: Wikipedia, Generalsekretariat EDI

 

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