Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2014

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

27. Juli 2024

Je kleiner die Teilchen sind, desto größer muss die aufgewendete Energie sein, um die Teilchen zu zerlegen. Man benützt zur Erforschung elementarer Teilchen große Teilchenbeschleuniger. Es handelt sich um kilometerlange luftleer gepumpte Röhren, in denen mit Hilfe elektromagnetischer Felder die Partikel bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die Lichtgeschwindigkeit ist nicht erreichbar, weil dazu unendlich viel Energie nötig wäre, und die gibt es bekanntlich nicht.

Die Teilchen zerplatzen beim Aufprall in andere Teilchen oder werden in reine Energie verwandelt, wobei die entstandenen Energieteilchen (Quanten) wieder zu neuen Materieteilchen kondensieren können. Das klingt wie Zauberei, aber laut Einsteins E = mc² ist das möglich. Je größer die Bewegungsenergie der schnellen Teilchen im Tunnel ist, desto exotischer sind die nach der Kollision zu erwartenden neuen Teilchen. Man kann sich die Sache so vorstellen, dass ein Schlag mit dem Hammer auf ein Sparschwein die darin enthaltenen leichteren Münzen weiter wegspringen lässt, während die schweren sich weniger bewegen. Zehn kaputte Sparschweine ergeben noch keine Erkenntnis, aber haut man einige Millionen Sparschweine voll mit Euromünzen auseinander und fotografiert jedes Ergebnis, so könnte man mit Hilfe leistungsstarker Computer die Masse der Münzen genau bestimmen.

Der große CERN-Teilchenbeschleuniger „LHC“ in Genf hat einen Umfang von 27 km. Da die Protonen - das sind Atomkerne des Wasserstoffatoms - im Kreis fliegen, werden Elektromagnete für die Kurvenbeschleunigung benötigt. Der LHC hat 1.232 supraleitende Führungsmagnete, jeder von ihnen wiegt 35 Tonnen. Es gibt außerdem noch 858 Fokussierungsmagnete, sie machen die dahinrasenden Teilchenfäden sehr dünn. Damit steigt die Trefferquote, wenn die Protonen mit den entgegenkommenden Teilchen kollidieren. Zusätzlich gibt es 7.200 kleinere Korrekturmagnete. Der LHC enthält somit insgesamt fast 10.000 Elektromagnete. Die Spulen in der Mitte der Magnete müssen auf minus 271° Celsius abgekühlt werden. Das ist kälter als das Weltall. Wären die Elektromagnete nicht tiefgekühlt und supraleitend, dann reichte die gesamte elektrische Energie in Genf und Umgebung nicht aus, um den LHC zu betreiben.

Als der LHC in Betrieb ging, geisterten ängstliche Untergangsphantasien durch die Medien und das Internet. Einige Leute glaubten, der LHC könnte kleine schwarze Löcher erzeugen und dadurch unsere Erde vernichten. Diese esoterischen Schauergeschichten waren frei erfunden. 2008 ging der LHC in Betrieb und nach einer Panne wurde er 2010 nochmals gestartet. Seither arbeitet der „Collider“ schwarzloch- und fehlerfrei.

Neophobie

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.