Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

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Die schönsten Träume von Freiheit werden im Kerker geträumt.
(Friedrich Schiller)

27. Juli 2024

Alle paar Wochen findet man auf den einschlägigen Seiten der Medien kurze Berichte über den größten Beschleunigerring der Welt, den LHC in Genf. Die Abkürzung LHC wird gerne mit „Großer Schwerteilchenbeschleuniger“ übersetzt, heißt in Wahrheit aber „Großer Schwerteilchenkarambolierer“.

Der LHC liegt in einer Tiefe von fünfzig bis hundertfünfzig Metern zwischen dem französischen Juragebirge und dem Genfer See. Der Tunnel war bereits in den 1980er Jahren für einen Vorgänger des LHC gebaut worden. Der LHC schießt zwei Strahlen, die entweder aus Protonen (Atomkerne des Wasserstoffs) oder Blei-Atomen bestehen, frontal aufeinander. Tausendachthundert supraleitende Elektromagnete, die bei extrem niedrigen Temperaturen betrieben werden, halten die Strahlen in einer Kreisbahn. Jeder Strahl besteht aus etwa dreitausend Teilchenpaketen, von denen jedes ungefähr hundert Milliarden Partikel enthält. Da die Atome winzig klein sind, kommt es bei jedem Treffen zweier Teilchenpakete lediglich zu zwanzig Kollisionen. Da sich die Teilchenpakete wegen ihrer enormen Umlaufgeschwindigkeit aber dreißig Millionen Mal pro Sekunde kreuzen, ereignen sich im LHC ungefähr sechshundert Millionen Kollisionen pro Sekunde. Die Aufprallenergie ist gewaltig. Keine Maschine der Welt kann derartige Energien auf so kleinem Raum konzentrieren, aus diesem Grund wird der LHC neue Details über den Aufbau der Materie liefern.

Die Energie kleinster Teilchen wird in Elektronenvolt gemessen. Da diese und andere in der Physik verwendete Maßeinheiten schwer vorstellbar sind, sind Vergleiche hilfreich. Ein Strahl kreist ungefähr zehn Stunden lang fast mit Lichtgeschwindigkeit im Rohr. Er legt dabei zehn Milliarden Kilometer zurück, das ist die Strecke von hier bis zum Rand des Sonnensystems und wieder zurück. Bei Vollbetrieb hat ein Teilchenstrahl die Wucht eines PKW mit fast doppelter Schallgeschwindigkeit. Die in den supraleitenden Magneten gespeicherte Energie könnte in kürzester Zeit fünfzig Tonnen Kupfer schmelzen, die Magnetfelder könnten die tonnenschwere Tresortür einer Bank um einige Zentimeter verbiegen. Wenn man auf supraleitende (extrem kalte) Magnete verzichtete, müsste man den LHC wesentlich größer bauen, außerdem benötigte er vierzigmal mehr Energie.

Der LHC wird sich auf jeden Fall als Gewinn für die Wissenschaft erweisen, weil für seinen Betrieb völlig neue Material-, Magnet- und Computerentwicklungen notwendig waren. Sie werden später in allen Bereichen der Wissenschaft zum Einsatz kommen. An die Kritiker von heute wird sich dann kein Mensch mehr erinnern.

CERN und die Kirche

Helden der Wissenschaft:
Max Planck
(1858-1947) entdeckte den Quantensprung, das Allerkleinste, was die Natur an Energie zu bieten hat. In der Folge versuchte er mehrfach, seine eigene bahnbrechende Theorie zu widerlegen, was ihm nicht gelang.