Large Hadron Collider: Wissenschaftler lassen Bleiionen und Protonen kollidieren

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler unterschiedliche Teilchen im Beschleuniger Large Hadron Collider (LHC) eingesetzt: Sie ließen Protonen mit Bleiionen kollidieren. Bisher waren Kollisionen nur mit gleichen Teilchen - also Protonen mit Protonen oder Bleiionen mit Bleiionen - durchgeführt worden.

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Kollision von Protonen mit Bleiionen, aufgenommen vom Experiment LHCb am 13. September 2012 (Bild: LHCb/Cern)

Um 1:26 Uhr am Morgen des 13. September 2012 seien die ersten Teilchenstrahlen im LHC kollidiert, berichtet das europäische Kernforschungszentrum Cern. Die Kollisionen seien der Auftakt für eine Experimentenreihe mit Protonen und Schwerionen, die Anfang 2013 stattfinden soll. Die Kollisionen am Donnerstagmorgen sowie weitere, die für diese Woche geplant sind, dienen der Vorbereitung dieser Versuche, für die der Beschleuniger selbst sowie dessen vier Detektoren angepasst werden müssen.

Strahlen mit verschiedenen Teilchen

Strahlen mit verschiedenen Teilchen durch den LHC zu jagen und aufeinanderprallen zu lassen, stelle die Forscher vor einige Schwierigkeiten, erklärt John Jowett, der für die Kollisionen der Bleiionen zuständig ist. Die Kollisionen seien in der Energie asymmetrisch, was die vier Experimente vor Schwierigkeiten stellt.

Zudem bewegen sich Protonen und Bleiionen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit - obwohl sie beide beinahe mit Lichtgeschwindigkeit durch die 27 Kilometer lange Röhre jagen. Um den Unterschied auszugleichen, mussten die Magnetfelder, die die Teilchen beschleunigen, so modifiziert werden, dass die Bahn der Protonen in der Röhre etwas anders ist als die der Ionen.

Im Januar und Februar 2013 wollen die Forscher im LHC Protonen und Schwerionen miteinander kollidieren lassen. Danach wird die Anlage zur Wartung und Instandsetzung eine Zeit lang stillgelegt.

Higgs nachgewiesen?

Der LHC ist derzeit der leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt. Eine der wichtigsten Aufgaben der rund 5 Milliarden Euro teuren Anlage war die Suche nach dem Higgs-Teilchen, einem Elementarteilchen, dessen Existenz der schottische Physiker Peter Higgs in den 1960er vorhergesagt hatte, das aber noch experimentell nachgewiesen werden musste. Das ist inzwischen möglicherweise gelungen.

Der LHC soll noch bis in die 2020er Jahre in Betrieb bleiben. Inzwischen machen sich die Teilchenphysiker bereits Gedanken über die Zeit danach. Auf einem Symposium, das Anfang der Woche in Krakau stattfand, haben sie über die Langzeitstrategie ihrer Wissenschaft beraten. Dazu könnte der Bau eines neuen Beschleunigers zählen. Die neue Röhre könnte 80 Kilometer lang werden.