CERN – Wo Das Herz Des Universums Schlägt

Als wir an einer Stelle vorbeigingen, machte uns unser Fortbildungskoordinator mit einem sehr bemerkenswerten Ton auf ein Geräusch aufmerksam. Alle Beteiligten waren durch das gesamte Geschehen ohnehin schon sehr neugierig, doch in dem Moment, als wir diesem Geräusch, das zuvor noch niemand von uns gehört hatte, einige Sekunden lang lauschten, dachte ich: Hier ist der Ort, an dem das Herz der Erde schlägt! Wir befanden uns am Detektor des LHC (Large Hadron Collider) – des größten Teilchenbeschleunigers der Welt, der am CERN in Genf in der Schweiz steht.

CERN: Auf der Suche nach den Geheimnissen des Universums Die Protonen rasen in nur einer Sekunde rund 10.000 Mal um den gesamten Ring! Wenn sie kollidieren, zerfallen sie in winzige Bruchstücke – in unglaublich viele winzige Bruchstücke, denn im LHC werden so viele Protonen aufeinander geschossen, dass pro Sekunde ungefähr eine Milliarde Teilchenkollisionen entstehen. Protonen werden im LHC in sogenannten Bunches (Paketen) gebündelt. Jeder Strahl besteht dabei aus etwa 2800 solcher Pakete, und jedes Paket enthält ungefähr 1011 Protonen. Diese Pakete kreuzen sich rund 40 Millionen Mal pro Sekunde. Bei jeder dieser Kreuzungen kommt es im Durchschnitt zu 20 bis 40 Proton-Proton-Kollisionen, was insgesamt etwa 600 Millionen bis zu einer Milliarde Kollisionen pro Sekunde ergibt. Diese Kollisionen werden von Physikerinnen und Physikern mit hochpräzisen Messmethoden erfasst und aus unterschiedlichsten Perspektiven analysiert. Ziel ist es unter anderem, bislang unbekannte Teilchen nachzuweisen und neue Erkenntnisse über die Entstehung sowie die Entwicklung des Universums zu gewinnen. Das Forschungszentrum CERN (,,Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire“ – Europäischer Rat für Kernforschung) wurde im Jahr 1954 gegründet, um nach dem Zweiten Weltkrieg die europäische Spitzenforschung in der Physik zu bündeln und eine internationale Zusammenarbeit zu fördern. Der Hauptzweck ist die Grundlagenforschung in der Teilchenphysik – also die Erforschung der kleinsten Bausteine der Materie und der Kräfte, die sie zusammenhalten. Dafür entwickelt und betreibt das CERN große Teilchenbeschleuniger und Detektoren, darunter den weltweit größten, den Large Hadron Collider (LHC). Der LHC ist 27 Kilometer lang und liegt etwa 100 Meter unter der Erde. In ihm beschleunigen elektromagnetische Felder Teilchen fast bis zur Lichtgeschwindigkeit, bevor sie in der Mitte des Detektors aufeinandertreffen.

Das CERN von innen Am CERN arbeiten rund 2600 festangestellte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, darunter Physikerinnen und Physiker, Ingenieurinnen und Ingenieure sowie technische Fachkräfte der HSE Unit. Die Forschungsinfrastruktur erstreckt sich über zwei Hauptstandorte – Meyrin in der Schweiz und Prévessin in Frankreich – sowie mehrere kleinere Einrichtungen rund um den LHC- und SPS-Ring. Darüber hinaus nutzen weltweit über 11.300 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus mehr als 110 Ländern die am CERN erzeugten Kollisionsdaten für ihre Forschung. Diese Forschenden wählen selbst, welche Datensätze sie analysieren möchten etwa Kollisionen bestimmter Elementarteilchen. Anschließend erhalten sie diese Daten zur Verfügung gestellt oder für einen bestimmten Zeitraum Zugang vor Ort zur Bearbeitung ihrer Forschung. Neben dem weltweit größten Detektor, dem Large Hadron Collider (LHC), gibt es auf dem CERN-Gelände vier Hauptdetektoren: ATLAS, CMS, ALICE und LHCb. Diese Detektoren übernehmen bei den Kollisionen jeweils sehr spezifische und wichtige Rollen.