CERN entwickelt neuen riesigen Teilchen-Beschleuniger

 

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19.01.2019 18:02
Mit der geplanten Riesenanlage wollen die CERN-Physikern noch stärkere subatomare Katastrophen auslösen, um neue Teilchen zu finden.
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Europäische Physiker wollen den mit Abstand größten Teilchenbeschleuniger der Welt bauen. Ihr erklärtes Ziel ist es, mehr über die Struktur des Universums zu erfahren, indem sie mit der Riesenanlage eine neue Art subatomarer Katastrophe auslösen.

Beamte der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) haben gerade die Ergebnisse einer Studie zum Design und zur Konstruktion der Anlage vorgestellt, die das das nächste Kapitel in der Teilchenphysik bringen soll.

Ihr Plan beginnt mit einem 100 Kilometer langen Rundkollisierer, der 9 Milliarden Euro kosten soll, berichtet Science Alert. Derzeit wird er einfach als Future Circular Collider oder FCC bezeichnet.

Die aktuell größte CERN-Anlage, der berühmte 27 Kilometer lange Hadron Collider (LHC), ist ein Komplex von Teilchenbeschleunigern an der schweizerisch-französischen Grenze in der Nähe von Genf.

Seine supraleitenden Magneten beschleunigen entgegengesetzte Protonenströme auf 0,999999990 Lichtgeschwindigkeit und versorgen sie mit 6,5 Teraelektronenvolt Energie. Der Aufprall erzeugt eine Vielzahl von Partikeln.

Das bekannteste Partikel davon war das Higgs-Boson, ein Teilchen, das erstmals in den 1960er Jahren für das Verschwinden von Masse verantwortlich gemacht wurde und schließlich im Jahr 2012 experimentell bestätigt werden konnte.

Doch es gibt weiterhin viele unbeantwortete Fragen, welche die heutige Technologie nicht klären kann: Warum ist die Schwerkraft im Vergleich zu den anderen Kräften so schwach? Woher kommt die winzige Masse des Neutrinos? Warum ist das Higgs-Boson so unglaublich leicht? Wo ist die Antimaterie des Universums? Was ist dunkle Materie?

Beim Future Circular Collider (FCC) plant CERN in der ersten Phase etwas weniger Ehrgeiziges: eine Maschine, die Elektronen mit ihrem Antimaterie-Gegenstück kollidiert, den sogenannten Positronen.

Dies unterscheidet sich von dem, was der lange Hadron Collider (LHC) heute durch das Zusammenschlagen von Hadronen, die mehr Masse haben als Elektronen, erreichen kann. Denn die Zusammensetzung der Hadronen - drei Quarks, die von Gluonen zusammengehalten werden - lässt nach der Kollision mehr Durcheinander entstehen.

Zwar sind die Energien in der ersten FCC-Phase niedriger als die im LHC. Doch sie sind immer noch höher als alles, was zuvor für diese Art von Partikeln erreicht wurde. Das reicht, um Higgs-Bosonen zu erzeugen, und das Ergebnis ist viel einfacher zu analysieren.

Die Ausrüstung eines 100 Kilometer langen Protonenbeschleuniger wird weitere 15 Milliarden Euro kosten. Es wird bis mindestens zur Mitte des Jahrhunderts dauern, bis ein solcher Beschleuniger betriebsbereit ist.

Inzwischen hat China eigene Pläne. Der Circular Electron-Positron Collider (CEPC) soll 4,3 Milliarden US-Dollar kosten und könnte bereits in den 2030er Jahren in Betrieb sein.  Auch Japan könnte auch einen eigenen Higgs-Beschleuniger erhalten, wenn die Regierung davon überzeugt werden kann, dass sich diese Investition lohnt.

Es ist noch nicht sicher, dass der FCC tatsächlich gebaut wird. Denn abgesehen von den Higgs-Partikeln hat der Vorgänger LHC die in ihn gesetzten Erwartungen nicht erfüllt. Entgegen den Erwartungen konnte er keine Anzeichen für neue Partikel erbringen.

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