Urknall im Labor

Beim Europäischen Kernforschungszentrum CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire)wurde ein neuer Weltrekord aufgestellt. Nach 20 jähriger Planungs- und Bauphase gelang erstmals im neuen Hadronenbeschleuniger (Large Hadron Collider, LHC) Protonen auf eine Energie von 3,5 Billionen Elektronenvolt (3,5 TeV) zu beschleunigen und diese Strahlen zur Kollision zu bringen. Solch hohe Energien wurden bisher künstlich nicht erreicht. Das bedeutet nicht, dass solch hohe Energien von Elementarteilchen im Umfeld der Erde nicht vorkommen. In der kosmischen Strahlung kommen gelegentlich noch viel energiereichere Teilchen vor, die in der Atmosphäre Kollisionen auslösen. Die Befürchtung, dass bei Kollisionen dieser Energie eventuell ein alles verschlingendes Schwarzes Loch entsteht, wird durch die Natur widerlegt. Aber nur im Labor kann man diese Kollisionen entsprechend untersuchen.

Um diese hohen Energien zu erreichen war ein finanzieller Aufwand von drei Milliarden Euro notwendig. In hundert Meter Tiefe verläuft ein technisch sehr aufwändiger Tunnel von 27 Kilometer Umfang. Technische Probleme haben den Beginn der Experimente immer wieder verzögert. Jetzt ist die erste Phase der erhofften Energie erreicht. Nur muss der Protonenstrom noch intensiver werden, damit genügend Kollisionen stattfinden können, um auch seltene Ereignisse zu beobachten. Ab Frühjahr 2012 soll die Energie des Strahls nochmals verdoppelt werden.

Bei der Kollision der Protonen werden so enorme Energien frei wie kurz nach dem Urknall. Man möchte neue Elementarteilchen entdecken, um ein besseres Verständnis der fundamentalen Kräfte und ihren Zusammenhang zu erhalten. Besonders das „Higgs“-Teilchen wird gejagt. In der Theorie soll es für die Masse der Elementarteilchen zuständig sein – konnte bisher aber nicht nachgewiesen werden. Man vermutet, dass bisherige Experimente keine ausreichende Energie zur Verfügung hatten, um diese Teilchen zu erzeugen. Sollte es auch mit dem HRC nicht gefunden werden, könnte sich eine Krise in der Elementarteilchenphysik abzeichnen.

Ob auch andere grundlegende Fragen mit dem HRC gelöst werden können – etwa die Natur der dunklen Materie entschlüsselt werden kann – muss man abwarten. Die Auswertung der Experimente wird Jahre dauern.