Erfindungen im Alltag

Der Large Hadron Collider oder kurz LHC in Cern

Autor: Holger
abgelegt in: Neue Erfindungen

Der LHC oder zu deutsch Großer Hadronen-Speicherring ist ein ringförmiger Teilchenbeschleuniger für Hadronen in Cern bei Genf am Europäischen Kernforschungszentrum.

Die bekanntesten Hadronen sind die Nukleonen, Neutronen und Protonen. Im LHC werden diese gegenläufig in Vakuumröhren auf Kollisionskurs gebracht. Dabei sollen unterschiedliche Elementarteilchen erzeugt werden. Die Forscher erhoffen sich den Nachweis des bislang nur hypothetischen Higgs-Bosons. Das Higgs-Boson ist ein Austauschteilchen, nach dem britischen Physiker Peter Higgs benannt, das im Standartmodell der Elementarteilchenphysik vorhergesagt wird.

Zur Geschichte:
Im Dezember 1994 gab das Cern Council grünes Licht für den Bau eines Beschleunigers mit einer Schwerpunktsenergie von 10 TeV. Zu späterer Zeit sollte die Technik dann auf 14 TeV aufgerüstet werden. Im Dezember 1996 wurde entschieden auf den Zwischenschritt zu verzichten und gleich die 14 TeV in Angriff zu nehmen. Der Tunnel des Large Electron-Positrion Collider war in Cern schon vorhanden und so konnte dort der Bau günstiger vorangetrieben werden.

Betrieb:
Im LHC werden je nach Betriebsmodus Protonen oder Bleiionen beschleunigt und zur Kollision gebracht. Diese Hadronen haben eine größere Masse als Elektronen und verlieren weniger Energie durch Synchrotronstrahlung. Deshalb können sie eine weitaus größere Schwerpunktsenergie erreichen. Der LHC Tunnel enthält zwei benachbarte Strahlröhren, in denen in entgegengesetzter Richtung zwei Hadronenstrahlen kreisen. An vier Punkten des Ringes kreuzen sich die Strahlröhren. Hier kollidieren die Hadronen.

14 TeV Schwerpunktsenergie sind für den Protonenmodus vorgesehen. Das entspricht ca. der Lichtgeschwindigkeit. Die Protonen werden nacheinander durch eine Reihe von Systemen Computergesteuert beschleunigt. Als erstes werden die Protonen in einem Linearbeschleuniger auf 50 MeV gebracht. Dann werden sie in den Ringen auf 450 GeV beschleunigt. Dann gelangen sie in den Hauptring des LHC, wo sie ihre endgültige Energie von 7 TeV erreichen. Die Beschleunigung der Protonen dauert ca. 20 Minuten und erfolgt nach dem Synchrotronprinzip durch ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld. Die Protonen werden durch 1200 supraleitende Dipolmagnete in der Bahn gehalten. Die Protonen werden zu Paketen gebündelt, und die Strahlen sollen gekreuzt werden. Die Kollisionen erfolgen in verschiedenen Kammern des Beschleunigerringes. Dort werden teilchenphysikalische Messungen durchgeführt.

Der LHC ist in seiner Komplexität eine Entdeckungsmaschine mit vielen Unbekannten. Möglicherweise wird mit der Entdeckung neuer Teilchen gerechnet.

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