Besichtigung Teilchenbeschleuniger in Genf

Besichtigung Teilchenbeschleuniger in Genf

Es ist Freitagmorgen, 06.00Uhr Frühmorgens und noch stockdunkle Nacht. Wir
schreiben den 15.Oktober, der Tag für die Abreise nach Genf. 32 der 35
Angemeldeten Mitglieder der SCV Sektion Oberwallis sind bereit für die Erkundung
des Urknalles. Cern ist ein langjähriges Unternehmen welches dieser Frage
nachgeht. Der Frage welche Energieform und welche Teilchen Millionstel Sekunden
nach dem Urknall allgegenwärtig waren.
Ca. um 06.05Uhr sind wir mit einem grossen Reiscar in Richtung Westen
aufgebrochen.

Bild: “Unser Reisemobil “ (Bildquelle: Salzmann Fredy)

Nach einem kurzen Zwischenstopp sind wir kurz nach 09.00Uhr beim Werkseingang
der Firma Cern angekommen wo wir von einem wild fuchtelnden Eingangskontrolleur
zu dem Parkplatz verwiesen wurden.
Juon Orlando hat diese Exkursion für uns organisiert und hat für das Programm
zuerst die Besichtigung des Mikrocosm vorgesehen. Sodann haben wir uns als
erstes zuerst einmal einen Einblick in die Welt der Protonen und Neutronen
geschaffen und haben aus meiner Sicht sehr viele neue speziell klingende Namen
dieser Mikroskopisch kleinen Teilchen angeeignet. In dieser Ausstellung wird den
Zuschauern dargestellt an was die Forscher schon seit Jahrzehnten tüfteln und sich
die Köpfe wund kratzen. Die Entwicklung zur Erforschung des Urknalles geht
mehrere Jahrzehnte zurück als erste Wissenschaftler versuchten diesen Moment
nachzustellen. In den folgenden Jahren hat sich die Technik so weit entwickelt, dass
die Wissenschaftler sehr nahe an einer Antwort sind.
Milliarden von Franken wurden investiert und monströse Hilfsmittel damit entwickelt.
Durch die moderne Technik wird es nun möglich Millionen und Abermillionen von
winzig kleinen Teilchen zu erforschen.

Ein unterirdischer Ring

Was dafür nötig war ist ein 27km langer Tunnel welcher sich in einer Tiefe von 50 bis
150 m unter der Erdoberfläche befindet. Zwischen dem französischen Jura und dem
Genfer See in der Schweiz wurde der Tunnel bereits in den 80er Jahren für den
vorigen Beschleuniger, den grossen Elektron-Positron-Speicherring LEP, gebaut.
Dadurch wurde dann auch der Bau eines neuen Tunnels finanziell interessant. Somit
wurde im Dezember 1996 der Bau eines neuen längeren Tunnels bewilligt. Der
sogenannte LHC-Tunnel. (LHC=Large Hadron Collider). Erster offizieller Start des
LHC war am 10.September 2008. An diesem Tag umrundete ein Protonenpaket zum
ersten Mal den gesamten Ring. Technische Probleme führten allerdings zur
Beschädigung des Kühlsystems der Anlage, daher mussten die ersten Versuche
nach neun Tagen wieder eingestellt werden. Der LHC wurde bis August 2009
repariert und am 20.November 2009, wieder in Betrieb genommen. Am 23.November
im gleichen Jahr fanden in den Teilchendetektoren die ersten Proton-Proton-
Kollisionen statt.

Millionen Kollisionen

Der LHC schiesst zwei Strahlen frontal aufeinander, die aus Teilchen gleicher Sorte
bestehen: entweder Protonen oder Blei-Ionen. Die Strahlen werden in einer Kette
von Vorbeschleunigern am CERN erzeugt und in den LHC eingespeist. Dort kreisen
sie in einem Vakuum ähnlich dem, das im Weltall vorherrscht. Supraleitende
Magnete, die bei extrem niedrigen Temperaturen betrieben werden, führen den
Strahl auf seiner 27km langen Kreisbahn.
Jeder Strahl besteht aus fast 3000 Teilchenpaketen, von denen jedes ungefähr 100
Milliarden Teilchen enthält. Die Teilchen sind so winzig, dass es sehr
unwahrscheinlich ist, dass zwei davon aufeinandertreffen. Wenn sich zwei
Teilchenpackete durchdringen, wird es nur rund 20 Kollisionen unter den 200
Milliarden Teilchen geben. Da sich die Teilchenpakete aber ungefähr 30 Millionen
Mal pro Sekunde kreuzen, ereignen sich im LHC bis zu 600 Millionen Kollisionen pro
Sekunde. Mit nahezu Lichtgeschwindigkeit umlaufen die Protonen 11245-mal pro
Sekunde und können dabei bis zu 10 Stunden lang den LHC umkreisen. Dabei legen
sie einen Weg von mehr als 10 Milliarden Kilometer zurück. Diese Strecke entspricht
in etwa einen Reise zum Planeten Neptun und wieder zurück!

Geballte Energie

Bei voller Energie besitzt jeder Strahl ungefähr soviel Energie wie ein Auto bei 1600
km/h. die in den Ablenkmagneten gespeicherte Energie entspricht in etwa der
Energie welche zum Schmelzen von 50 Tonnen Kupfer benötigt würde.

Innovative Technologie

Bestünde der LHC aus normalen „warmen“ Ablenkmagneten anstelle von
supraleitenden, dann müsste der Ring einen Umfang von mindestens 120km haben,
um die gleiche Kollisionsenergie zu erreichen und würde rund 40mal mehr Strom
verbrauchen.
Mit Hilfe dieser Ablenkmagneten wird es ermöglicht, dass die Protonenstrahlen ohne
jeglichen Widerstand genau in der Bahn beschleunigt werden können. Zwei
Protonenstrahlen werden hierbei in entgegen gesetzter Richtung beschleunigt und
stossen im Zentrum riesiger Detektoren aufeinander. Am Ort der Kollision herrschen
die höchsten Energiedichten, die Menschen je hergestellt haben. Sie entsprechen

den Bedingungen, die ein Millionstel einer Millionstel Sekunde nach dem Urknall
geherrscht haben. Die Detektoren wurden gebaut, um das Verhalten von Teilchen
unter diesen extremen Bedingungen aufzuzeichnen. Daraus erhoffen sich die
Wissenschaftler zu erkennen, warum das Universum so ist, wie wir es heute kennen.

Bild: LHC-Tunnel (Bildquelle: Wyer Michael)

Hungrig durch die vielen Eindrücke sind wir dann alle zusammen mit dem Reisecar
über die Landesgrenze nach Frankreich gefahren um in der Werkseigenen Kantine
unser Mittagessen einzunehmen.
Bei dieser Gelegenheit wollten einige unserer Mitglieder das Mittagessen mit einem
Aperitif beginnen und haben sich hierfür an die Bar begeben. Hier mussten Sie bald
einmal die Erfahrung machen, dass ein mit Alkohol versetztes Getränk nur im
Zusammenhang mit Essen ausgeschenkt wird. Kurz darauf standen 6 Bier und ein
Sandwich auf dem Tresen. Andere Länder andere Sitten.
Das Sandwich war denn wohl auch das beste Essbare, das in dieser Kantine
angeboten wurde.

Mehr oder weniger gut genährt sind wir dann gegen 14.00Uhr wieder vor der
Ausstellung des Microcosm gestanden wo wir dann schon von einem sehr
dynamisch wirkenden Cern Mitarbeiter erwartet wurden. Kurz darauf sind wir dann
auch schon in einem Vortragssaal der Firma eingewiesen worden wo uns ein
weiterer Mitarbeiter schon erwartet hatte. Dieser hat sich dann kurz vorgestellt und
uns sein Arbeitsgebiet vorgestellt. In dieser Präsentation wurde uns vermittelt, wie
mächtig diese Sache ist. Weltweit sind viele Länder daran beteiligt der Frage des
ominösen Urknalles auf den Grund zu gehen. Zum Schluss der Präsentation wurde
uns dann noch in einem Eindrücklichen Film die Entwicklung des
Teilchenbeschleunigers näher gebracht.

Im Anschluss hat ein Mitarbeiter mit einem lauten Pfiff die Aufmerksamkeit auf sich
gezogen. Uns wurde bald einmal bewusst, dass er nun unser Guide für die weitere
Besichtigung des Unternehmens war. Also sind wir ihm gefolgt. Nach mehreren
Fehlversuchen sind wir dann auch endlich im inneren des Abgesperrten Areals
angelangt. Ein weiterer hat sich dann auch noch kurz vorgestellt. Auch er ist wie sein
Kollege als Wissenschaftler für das Unternehmen tätig. Er erklärte uns dann wie es
eigentlich möglich ist die unzählig vielen Teilchen, welche beim Zusammenstoss der
Protonen entstehen, zu erfassen bzw. zu messen. Einer der vier Detektoren dafür
nennt sich Atlas und ist wohl das grösste jemals von Menschen entwickelte und
hergestellte Detektor Bauteil auf diesem Planeten. Durch die hoch entwickelte
Technik dieses Detektors ist es möglich die Energie der wild umher fliegenden
Teilchen zu messen und einigermassen zu Ordnen. Der Wissenschaftler meinte,
dass bis heute noch nicht genau herausgefunden wurde, was in dieser sehr kurzen
Zeit nach dem Urknall war. Jedoch ist man auf der Fährte und es wird sicherlich nicht
mehr lange dauern, werden wir auch bei dieser für die Menschheit so wichtigen
Frage einen Schritt weiterkommen.

Bild: Modell Atlas Detektor (Bildquelle: Salzmann Fredy)

In einer riesigen Leitstation, werden rund um die Uhr die Daten gesammelt und
verarbeitet. Mit Hilfe einer Präsentation im Atlas Gebäude haben wir dann eine
ungefähre Vorstellung davon bekommen wie gross der Atlas Detektor in Wirklichkeit
ist und unter welchen erschwerten Bedingungen gearbeitet werden musste um
diesen in dieser Tiefe zu installieren.

Bild: Leitstation Atlas (Bildquelle: Salzmann Fredy)

Etwas später haben wir in einer 3 dimensionalen Filmvorführung die
Arbeitsbedingungen in dieser Tiefe mit einem Monströs wirkenden Detektor
nachempfinden können.

Bild: Dies zum Thema „Strange Species“ (Bildquelle: Salzmann Fredy)

Zum Schluss des Nachmittages sind wir noch in die Halle für Montage- und Unterhalt
der gesamten Anlage der Firma geführt worden. Hier waren die Teile aufgeschnitten
und man bekam einen sehr genauen Einblick in die Verfahrenstechnik des
Teilchenbeschleunigers.

Gesättigt mit Informationen haben wir uns schlussendlich verabschiedet und das
Werk in Richtung Norden wieder verlassen.
Non-Stopp Genf/Visp haben wir dann gegen 20.00Uhr wieder unseren heimatlichen
Boden unter den Füssen gehabt.

Ich bin überzeugt, dass auch dieser Anlass einmal mehr mit einem durchwegs
Positiven Eindruck, in unsere Vereinsgeschichte eingehen wird.

Aktuar SCV Sektion Oberwallis

Salzmann Fredy

Quellennachweis:

Bilder: Salzmann Fredy und Wyer Michael
Text: Salzmann Fredy, Broschüren von CERN und
http://de.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider