weather-image
10°
Maschine mit Blei-Ionen

«Alice»: Urknall-Szenario im Teilchenbeschleuniger

Genf (dpa) - Kurz vor einer zweijährigen Betriebspause schaltet der weltgrößte Teilchenbeschleuniger bei der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) noch einmal in einen anderen Gang. Seit heute läuft die Maschine mit Blei-Ionen statt Protonen auf Hochtouren.

veröffentlicht am 07.11.2018 um 11:12 Uhr
aktualisiert am 11.11.2018 um 10:10 Uhr

Am weltgrößten Teilchenbeschleuniger bei der Europäischen Organisation für Kernforschung Cern wird das Experiment «Alice» durchgeführt. Foto: Mona Schweizer/Cern

Die Blei-Ionen werden in dem 27 Kilometer langen ringförmigen Tunnel unter der Erde mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zur Kollision gebracht. Worum geht es? Am 3. Dezember wird der Beschleuniger für eine routinemäßige Wartung abgeschaltet. Bis dahin kommt das Experiment «Alice» zum Zuge. «Wir wollen das Quark-Gluon-Plasma erzeugen», sagte Physiker Robert Münzer von der Universität Frankfurt, mitverantwortlich für das Experiment.

Plasma entsteht, wenn Kernmaterie sehr stark erhitzt wird. Quarks sind die Bestandteile von Protonen und Neutronen, Gluonen die Elemente, die Quarks verbinden - vom englischen «glue» für Kleber. Die Blei-Ionen zerfallen bei entsprechender Hitze in diese Bestandteile. Unvorstellbarer Hitze. «Wir brauchen bis zu 200.000 Mal die Kerntemperatur der Sonne», sagte Münzer. «In dem Zustand müsste etwa die Materie gewesen sein, kurz nach dem Urknall.» Das war vor fast 14 Milliarden Jahren. «Wir wollen herausfinden, was innerhalb der ersten Nanosekunden des Weltalls vor sich gegangen ist.»

Der Moment, in dem Blei-Ionen in Quarks und Gluonen zerfallen, hält weniger als eine trilliardstel Sekunde an. Dabei werden Teilchen erzeugt, die aus dem Beschleuniger fliegen. Es sind etwa 4000 pro Bleikern-Kollision, ihre Spuren können von Münzer und seinen Kollegen mit Messinstrumenten erfasst und analysiert werden. Aus den Ergebnissen lässt sich auf die Entstehung von Materie kurz nach dem Urknall rückschließen, so die Hoffnung.

Seit Blei-Ionen in entgegengesetzter Richtung durch den Beschleuniger gejagt werden, ist Münzer in Daueralarmbereitschaft, auch um 04.00 Uhr morgens. «Ich schlafe dann praktisch neben meinem Telefon», sagte er. Probleme mit Druck, Temperatur oder der Hochspannung müssen sofort behoben werden, damit die Teilchen weiter gemessen werden können. Je mehr Daten, desto mehr lernen die Physiker über die Anfänge des Universums.

Physiker vom GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt sowie von den Universitäten Heidelberg, Münster und Breslau haben gerade erst gezeigt, wie wertvoll «Alice» ist. Sie konnten anhand der Experimente theoretische Vorhersagen bestätigen, etwa, dass aus Quark-Gluon-Plasma bei 156 Megaelektronenvolt Materiebausteine wie Protonen, Neutronen oder Atomkerne hervorgehen. «Das entspricht einer Temperatur, die 120.000 Mal heißer ist als das Innere der Sonne», berichteten sie.

Wenn der Beschleuniger am 3. Dezember abgeschaltet wird, werden neben der Wartung auch umfangreiche Baumaßnahmen für eine Runderneuerung vorangetrieben. Die Maschine soll noch leistungsstärker werden. Die Physiker bekommen zur Zeit eine Milliarde Protonenkollisionen pro Sekunde. Mit neu entwickelten Materialien und stärkeren Magneten sollen es in ein paar Jahren fünf Milliarden sein.

Auch die «Alice»-Physiker profitieren. «Mit unseren Blei-Ionen bekommen wir heute etwa 10.000 Kollisionen pro Sekunde», sagte Münzer. «Nach dem Umbau werden es 50.000 sein.» Auch die 10.000 Tonnen schwere «Alice» - ein 16 mal 26 Meter langer Detektor - bekommt ein umfassendes «Lifting». Mit neuen Messinstrumenten können die riesigen zusätzlichen Datenmengen dann verarbeitet werden.



Copyright © Deister- und Weserzeitung 2018
Copyright © dpa - Deutsche Presseagentur 2018
Texte und Fotos von dewezet.de sind urheberrechtlich geschützt.
Weiterverwendung nur mit Genehmigung der Chefredaktion.


Weiterführende Artikel
    Anzeige
    Kommentare

    Kontakt

    Redaktion
    E-Mail: redaktion@dewezet.de
    Telefon: 05151 - 200 420/432
    Anzeigen
    Anzeigen (Online): Online-Service-Center
    Anzeigen (Telefonisch): 05151 / 200 - 666
    Abo-Service
    Abo-Service (Online): Online-Service-Center
    Abo-Service (Telefonisch): 05151 / 200 777

    Keine Zeitung bekommen? Hier zur Zustell-Reklamation.
    X
    Kontakt