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Large Hadron Collider

Large Hadron Collider

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Large Hadron Collider
(LHC)

Anordnung der verschiedenen Beschleuniger und Detektoren des LHC
Anordnung der verschiedenen Beschleuniger und Detektoren des LHC

Detektoren des LHC
Vorbeschleuniger des LHC

Der Large Hadron Collider (LHC, deutsche Bezeichnung Großer Hadronen-Speicherring[1]) ist ein ringförmiger Teilchenbeschleuniger mit 26,659 km Umfang am Europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf. In Bezug auf die zur Verfügung stehende Energie und die Frequenz der Kollisionen ist der LHC der größte bislang gebaute Teilchenbeschleuniger.

In zwei möglichen Betriebsmodi werden Protonen oder Bleikerne gegenläufig auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht. Die entstehenden Partikel werden anschließend in Detektoren untersucht. Der primäre Betriebsmodus ist die Kollision von Protonen, die zu den Hadronen gehören und damit dem Beschleuniger seinen Namen geben. Von diesem Modus werden insbesondere die Erzeugung und der Nachweis bisher nur hypothetischer Elementarteilchen erwartet. Primäres Ziel ist dabei der Nachweis des einzigen experimentell noch nicht nachgewiesenen Teilchens des Standardmodells der Teilchenphysik, des Higgs-Bosons.

Geschichte

Lage und Größe des LHC-Rings zusammen mit dem kleineren Ring des SPS

Noch während der Betriebsaufnahme des Large Electron-Positron Collider (LEP) im Jahre 1989 wurde über ein Nachfolgeexperiment im selben Tunnel nachgedacht. Im Dezember 1994 gab das CERN Council grünes Licht für den Bau eines Beschleunigers mit einer Protonen-Schwerpunktsenergie von 10 TeV. Später sollte dieser auf 14 TeV aufgerüstet werden. Nach einigen Zusagen – sowohl finanzieller Art als auch die Entwicklungsarbeit betreffend – von einigen Nichtmitgliedsstaaten des CERN wurde im Dezember 1996 entschieden, auf den Zwischenschritt von 10 TeV zu verzichten und direkt 14 TeV in Angriff zu nehmen. Schlagendes Argument für den Bau der Maschine am CERN war der bereits vorhandene Tunnel des LEP, sodass kein neuer Tunnel gebaut werden musste.[2]

Erster offizieller Start des LHC war am 10. September 2008. An diesem Tag umrundete ein Protonenpaket zum ersten Mal den gesamten Ring. Technische Probleme führten allerdings zur Beschädigung des Kühlsystems der Anlage, daher mussten die ersten Versuche nach neun Tagen zunächst wieder eingestellt werden.[3] Am 23. November 2009 fanden in den Teilchendetektoren die ersten Proton-Proton-Kollisionen statt, am 29. November erreichten die Protonenstrahlen mit 1,05 TeV die Energie des Tevatrons als bisher stärkstem Teilchenbeschleuniger. Während des Winters wurden am Teilchenbeschleuniger Verbesserungen vorgenommen, die 3,5 TeV pro Strahl, also eine Schwerpunktsenergie von 7 TeV, erlaubten.[4][5]

Am 30. März 2010 fanden dann erstmals Kollisionen bei dieser Energie statt. Alle Verantwortlichen drückten große Zufriedenheit aus, so etwa CERN-Generaldirektor Rolf-Dieter Heuer:[6]

“It’s a great day to be a particle physicist. A lot of people have waited a long time for this moment, but their patience and dedication is starting to pay dividends.”

„Heute ist ein großer Tag für Teilchenphysiker. Viele Leute haben lange auf diesen Moment gewartet, doch nun beginnt sich ihre Geduld und ihr Engagement auszuzahlen.“

– Rolf Heuer, Generaldirektor des CERN

Im Laufe des Jahres konnte die Kollisionsrate weiter gesteigert werden und Daten für zahlreiche Analysen gesammelt werden. Nach einer planmässigen Pause im Winter 2010/2011 wurden vom 13. März 2011 bis 30. Oktober 2011 weitere Daten im Protonenmodus gesammelt, gefolgt von einer kurzen Phase mit Bleikollisionen. Dabei konnte die angestrebte Zahl an Proton-Kollisionen deutlich übertroffen werden.[7]

Nach einem erneuten Shutdown im Winter 2011/2012 fanden zwischen dem 5. April 2012 und dem 17. Dezember 2012 wieder Proton-Kollisionen statt, dabei konnte die Energie auf 4 TeV pro Proton gesteigert werden.[8][9]

Aufbau und Betrieb

Tunnel des LHC vor Einbau der Magnete
Tunnel des LHC in fertigem Zustand
Datei:LHC Dipol Magnet.jpg
Prototyp eines Dipolmagneten

Beschleunigerring

Funktionsweise

Der LHC wurde in einem bereits vorhandenen Tunnel der Europäischen Kernforschungsanlage CERN nahe Genf installiert. In diesem Tunnel mit einem Umfang von 26,659 km war zuvor der LEP bis zu dessen Stilllegung im Jahr 2000 installiert.

Der LHC-Tunnel enthält zwei benachbarte Strahlröhren, in denen zwei Hadronenstrahlen jeweils in entgegengesetzter Richtung umlaufen. Die Strahlröhren kreuzen sich an vier Punkten des Rings, um die Kollision der Teilchen zu ermöglichen. Für die Simulation der Teilchenbahnen werden im LHC@Home-Projekt auch normale Computerbesitzer eingebunden, die nach dem Prinzip des verteilten Rechnens die Rechenleistung ihres Privatcomputers zur Verfügung stellen können.

Während im LEP Elektronen und Antielektronen (Positronen) zur Kollision gebracht wurden, werden am LHC je nach Betriebsmodus entweder Protonen oder Bleikerne beschleunigt und zur Kollision gebracht. Da diese Hadronen eine viel größere Masse als Elektronen haben, verlieren sie weniger Energie durch Synchrotronstrahlung und können eine weitaus größere Energie erreichen. Da nun die Feldstärke der Magneten den limitierenden Faktor darstellt, wären weniger gerade Sektionen und dafür längere, schwächer gekrümmte Bogensektionen im Ring besser gewesen. Aus Kostengründen wurde aber auf einen Tunnelumbau verzichtet. Neben der gegenüber älteren Experimenten höheren Schwerpunktsenergie, die die Erforschung neuer Energiebereiche ermöglicht, ist auch die hohe Luminosität, die prinzipiell eine bessere Statistik in kürzerer Zeit ermöglicht, ein herausragendes Merkmal des LHC.

Protonenmodus

Für den Protonenmodus im LHC ist eine Schwerpunktsenergie von 14 TeV vorgesehen. Dies entspricht 99,9999991 % der Lichtgeschwindigkeit. Um solche Energien zu erreichen, werden die Protonen nacheinander durch eine Reihe von Systemen beschleunigt: Zuerst werden die Protonen in einem Linearbeschleuniger auf eine Energie von 50 MeV gebracht. Danach werden sie mittels der bereits vor dem Bau des LHC existierenden Ringe des Proton Synchrotron Booster, des Proton Synchrotron und des Super Proton Synchrotron auf 450 GeV beschleunigt, bis sie schließlich in den Hauptring des LHC eingefädelt werden und dort ihre endgültige Energie von 7 TeV erreichen. Die Beschleunigung der Protonen erfolgt nach dem Synchrotronprinzip durch ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld und dauert etwa 20 Minuten. Die hochenergetischen Protonen werden dabei durch 1232 supraleitende Dipolmagnete, die ein Feld von bis zu 8,6 Tesla erzeugen, in der Bahn gehalten. Die Stärke des Magnetfeldes und die Frequenz des elektrischen Feldes werden ständig der steigenden Energie der Protonen angepasst. Außerdem kommen 392 ebenfalls supraleitende Quadrupolmagnete zum Einsatz, um die Protonenstrahlen fokussiert zu halten und um die Kollisionsrate bei der Kreuzung der beiden Strahlen zu erhöhen. Für die Kühlung der Magnete auf ihre Betriebstemperatur von 1,9 K (= −271,25 °C) sind knapp 60 Tonnen flüssiges Helium notwendig, nachdem mit 10.080 Tonnen flüssigem Stickstoff auf −193,2 °C (80 K) vorgekühlt wurde.[10] Der LHC ist damit der größte Kryostat, der jemals gebaut wurde.

Die Protonen werden in den Strahlröhren in Pakete mit einem Durchmesser von etwa 16 µm und einer Länge von etwa 8 cm gebündelt. Jedes Paket enthält über 100 Milliarden Protonen. Im Vollbetrieb soll der LHC mit etwa 2800 Paketen gefüllt werden, die mit einer Frequenz von 11 kHz umlaufen. Werden die Strahlen gekreuzt, entspricht dies einer Kollision alle 25 Nanosekunden. Damit soll der LHC eine Luminosität von 1034 cm−2s−1 erreichen.[11] Die bisher in Proton-Kollisionen erreichte maximale Luminosität liegt bei 7.5·1033 cm−2s−1 mit 1374 Paketen.[12]

LHC im Vergleich zu LEP und Tevatron

In den anderen großen Ringbeschleunigern mit gegenläufigen Strahlen wie am LEP liefen Teilchen mit entgegengesetzten Ladungen in den beiden Strahlrohren mit entgegengesetztem Umlaufsinn um. Durch die relativistische Lorentzkraft erfuhren sie dabei im selben Abschnitt der Dipolmagnete bei gleicher Ausrichtung des Magnetfeldes die erforderliche Ablenkung nach innen, die sie auf ihrer ringförmigen Bahn hielt. Beim LHC tragen die gegenläufigen Protonen bzw. Bleiionen jedoch die gleiche Ladung. Daher werden sie dort in den beiden Strahlrohren innen und außen in entgegengesetzt gerichteten Sektionen des ringförmig geschlossenen Magnetfelds der Dipolmagnete nach innen abgelenkt. Die Entscheidung für Protonen im zweiten Strahl statt Antiprotonen wie etwa am Tevatron erleichtert das Erreichen einer hohen Luminosität. Die hohe Teilchendichte an den Wechselwirkungspunkten führt zu den erwünschten hohen Ereignisraten in den Teilchendetektoren.

Detektoren

Der CMS-Detektor 2007

Die Kollision der Protonen durch Kreuzung der beiden Protonenstrahlen erfolgt in verschiedenen Kammern entlang des Beschleunigerrings. In den Kammern befinden sich die Teilchendetektoren ATLAS, CMS, LHCb, ALICE, LHCf und TOTEM, mittels derer die teilchenphysikalischen Messungen durchgeführt werden. Die im Diagramm nicht eingezeichneten Detektoren LHCf und TOTEM befinden sich in den Kammern der vergleichsweise großen Experimente ATLAS beziehungsweise CMS. Die Verwendung von Protonenkollisionen stellt für die angeschlossenen Experimente eine Herausforderung dar, da die aufzuzeichnenden Wechselwirkungen aufgrund der inneren Struktur der Protonen sehr komplex sind.

Wegen der Substruktur der kollidierenden Protonen ist der LHC eine Entdeckungsmaschine: Die streuenden Teilchen sind nicht die Protonen selbst, sondern die darin enthaltenen Partonen, also Gluonen und Quarks. Daher ist der Anfangszustand der Streuung, insbesondere die Kollisionsenergie der beteiligten Partonen, nicht bekannt. Damit ist es einerseits möglich, trotz konstanter Energie der Protonen in einem großen Energiebereich nach neuen Teilchen zu suchen, andererseits wird die präzise Vermessung der Teilcheneigenschaften eingeschränkt. Aufgrund der Schwierigkeit, Präzisionsmessungen an Hadronbeschleunigern durchzuführen, ist für solche Messungen an Teilchen, die am LHC möglicherweise neu entdeckt werden, bereits ein Nachfolgeexperiment geplant, der Leptonenbeschleuniger International Linear Collider (ILC). Am ILC sollen Elektronen und Positronen zur Kollision gebracht werden, die im Gegensatz zu Protonen keine Substruktur besitzen.[13]

Für die Bleikerne ist eine Schwerpunktenergie von 1146 TeV vorgesehen. Die Bleikerne werden hauptsächlich im ALICE-Detektor zur Kollision gebracht, der eigens für die Messung von Bleikern-Kollisionen gebaut wurde. In geringerem Umfang untersuchen allerdings auch ATLAS und CMS Schwerionen-Kollisionen.

Datenanalyse

Die Menge der im Betrieb des LHC anfallenden Daten durch aufgezeichnete Detektorsignale und Computersimulationen wird auf 15 Millionen Gigabyte pro Jahr geschätzt.[14] Um diese Datenmengen zu verarbeiten, wird eine große Rechnerleistung benötigt, die durch etwa 150 weltweit verteilte Computercluster aufgebracht wird.[15] Diese Rechencluster sind zu einem Netzwerk, dem LHC Computing Grid, vernetzt.

Stromversorgung

Haupteinspeisepunkt für die Versorgung des CERN mit elektrischer Energie ist das 400-kV-Umspannwerk Prevessin, welches über eine kurze Stichleitung mit dem 400-kV-Umspannwerk Bois-Toillot in Verbindung steht. Eine weitere Einspeisung erfolgt mit 130 kV in der Station Meyrin. Von diesen Einspeisepunkten führen 66-kV- und 18-kV-Erdkabel zu den größeren Umspannpunkten, wo eine Umspannung auf die Betriebsspannung der Endgeräte (18 kV, 3,3 kV und 400 V) erfolgt.[16] In den Experimentierstationen befinden sich auch Notstromaggregate mit Leistungen von 275 kVA und 750 kVA. Für empfindliche Geräte ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgung vorgesehen.

Der Speicherring benötigt eine elektrische Leistung von 120 MW; zusammen mit dem Kühlsystem und den Experimenten ergibt sich ein Leistungsbedarf von etwa 170 MW. Wegen der höheren Stromkosten wird der LHC im Winter teilweise abgeschaltet, so dass sich die benötigte Leistung auf 35 MW reduziert. Der maximale Jahresenergieverbrauch des LHC wird mit 700–800 GWh angegeben (zum Vergleich: im Kanton Genf werden ca. 11.400 GWh im Jahr verbraucht).[17][18] Dabei ist der Energieverbrauch des LHC durch den Einsatz supraleitender Magnete geringer als bei Vorgängerexperimenten wie dem LEP.[19]

Forschungsziele

Das Higgs-Boson

Feynman-Diagramm der Vektorbosonfusion, einem prominenten Prozess zur Erzeugung von Higgs-Bosonen

Die wichtigste Aufgabe des LHC ist die Suche nach dem Higgs-Boson, dem letzten noch nicht experimentell nachgewiesenen Teilchen des Standardmodells der Teilchenphysik. Am 4. Juli 2012 berichteten die Forschergruppen an den Detektoren ATLAS und CMS, dass sie ein neues Boson gefunden haben. Ob dieses das vom Standardmodell beschriebene Higgs-Boson ist, muss durch Vermessung seiner Eigenschaften noch geklärt werden. Seine Beobachtung würde die Theorie der spontanen Symmetriebrechung bestätigen, mittels derer die Massen der Elementarteilchen in das Standardmodell beziehungsweise in die Glashow-Weinberg-Salam-Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung eingeführt werden können.[20][21]

Präzisierung von Standardmodellparametern

Aufgrund des gegenüber früheren Beschleunigern höheren Energiebereichs und der höheren Datenrate ist der LHC geeignet, die Eigenschaften bereits nachgewiesener Elementarteilchen und von Teilen des Standardmodells genauer zu bestimmen, als dies in Vorgängerexperimenten möglich war. So konnte am Vorgängerexperiment Tevatron das schwerste der bisher bekannten Elementarteilchen, das Top-Quark, zwar nachgewiesen werden, seine Eigenschaften aber aufgrund der geringen Anzahl der produzierten Teilchen (und der daraus resultierenden schlechten Statistik) nur sehr ungenau bestimmt werden. Am LHC dagegen werden Top-Quarks in großer Anzahl erzeugt, er ist damit die erste sogenannte t-Fabrik. Dies ermöglicht das genauere Studium der Eigenschaften dieses Teilchens.[22]

Ein weiteres wichtiges Forschungsfeld ist die Erforschung der Materie-Antimaterie-Asymmetrie im Universum. Diese Asymmetrie beschreibt die Beobachtung, dass das sichtbare Universum ausschließlich aus Materie und nicht aus Antimaterie aufgebaut ist, obwohl beim Urknall nach gängigen Theorien Materie und Antimaterie in gleichen Mengen entstanden. Das Studium der B-Physik, schwerpunktmäßig am LHCb-Experiment, soll helfen, die CKM-Matrix genauer zu vermessen. Diese Matrix enthält einen CP-verletzenden Anteil, der einen wichtigen Baustein für die Erklärung der Materie-Antimaterie-Asymmetrie darstellt. Die Größe der durch das Standardmodell vorhergesagten CP-Verletzung kann jedoch die beobachtete Asymmetrie nicht erklären, so dass die Messungen auch nach Abweichungen vom Standardmodell suchen.[23]

Physik jenseits des Standardmodells

Datei:Susy-zerfall-chi0.jpg
Prozess in einem supersymmetrischen Modell: Ein Gluon g und ein Down-Quark $ d_{R} $ wandeln sich in ihre jeweiligen Superpartner um. Diese zerfallen in die leichtesten Superpartner $ {\tilde {\chi }}_{1}^{0} $, die durch fehlenden Gesamtimpuls indirekt registriert werden können.

Über die Validierung der Standardmodells und der genaueren Vermessung seiner Parameter hinaus wird am LHC auch intensiv nach Hinweisen für über das Standardmodell hinausgehende Physik, sogenannte Physik jenseits des Standardmodells (engl. physics beyond the Standard Model), gesucht. Die mit Abstand meiste Arbeit wird dabei in das Auffinden von Signalen möglicher Hinweise auf Supersymmetrie investiert. Supersymmetrie liefert direkte Erweiterungen des Standardmodells (z. B. das minimale supersymmetrische Standardmodell), und in diesen Modellen neu auftauchende Teilchen wie der leichteste Superpartner stellen eine mögliche teilchenphysikalische Erklärung für die in der Astrophysik auftauchende Dunkle Materie dar. Weiterhin ist Supersymmetrie Bestandteil der meisten Modelle, die die drei Wechselwirkungen des Standardmodells vereinigen (sogenannte Große vereinheitlichte Theorien) und notwendig für Superstringtheorie. Üblicherweise wird angenommen, dass viele Superpartner eine Masse im Bereich von ungefähr 100 GeV bis 1 TeV haben, und damit prinzipiell am LHC erzeugt und vermessen werden können. Ein typisches Signal für Supersymmetrie wäre die Erzeugung elektrisch neutraler leichtester Superpartner,[24] mögliche Teilchen dunkler Materie, die vom Detektor nicht registriert werden können und sich damit bei der Rekonstruktion des gesamten Kollisionsprozesses als fehlender Impuls bemerkbar machen können.

Eine weitere untersuchte Möglichkeit für Physik jenseits des Standardmodells sind auf Grund ihrer geringen Größe bislang unentdeckte Raumdimensionen. Die Extradimensionen könnten sich durch verstärkte Wechselwirkung mit Gravitonen,[25] durch den Nachweis von Kaluza-Klein-Teilchen, oder durch die Erzeugung kurzlebiger mikroskopischer schwarzer Löcher[26] bemerkbar machen.

Quark-Gluon-Plasma

Der im Vergleich zu Protonenkollisionen seltener angewandte Betriebsmodus der Kollision von Bleikernen soll dazu dienen, kurzzeitig ein sehr hochenergetisches Plasma quasifreier Quarks und Gluonen zu erzeugen (Quark-Gluon-Plasma). Am Detektor ALICE sollen auf diese Weise die Bedingungen nachgebildet und untersucht werden, wie sie gemäß dem Urknallmodell kurz nach dem Urknall geherrscht haben.

Kosten

Die unmittelbaren Kosten für das Projekt, ohne die Detektoren, belaufen sich auf etwa 3 Milliarden Euro. Bei der Bewilligung der Konstruktion im Jahr 1995 wurde ein Budget von 2,6 Milliarden Schweizer Franken (damals entsprechend 1,6 Milliarden €) für den Bau des LHC und der unterirdischen Hallen für die Detektoren veranschlagt. Jedoch wurden 2001 zusätzliche Kosten von 480 Millionen Schweizer Franken (etwa 300 Millionen €) für den Beschleuniger festgestellt.[27] Allein die supraleitenden Magnete waren für einen Kostenanstieg von 180 Millionen Schweizer Franken (120 Millionen €) verantwortlich. Außerdem gab es technische Schwierigkeiten beim Bau der unterirdischen Halle für den Compact Muon Solenoid, teilweise aufgrund von defekten Teilen, die von den Partnerlaboratorien Argonne National Laboratory, Fermilab und KEK zur Verfügung gestellt worden waren.[28]

Zukunft

Die Laufzeit des LHC wird voraussichtlich 2030Vorlage:WarnungVorlage:Zukunft/Ohne Kategorie enden. Bis zu diesem Zeitpunkt bestehen jedoch vielfältige Planungen. Ursprünglich sollte der LHC nach rund 2-jährigem Betrieb Ende 2011 in eine längere Umrüstungsphase von 15 bis 18 Monaten gehen, um die bestehenden Verbindungen zwischen den Magneten auszutauschen und den Beschleuniger auf 7 TeV (Schwerpunktenergie 14 TeV) vorzubereiten. Im Januar 2011 wurde jedoch entschieden, die Laufzeit vor der Umrüstungsphase um ein Jahr zu verlängern, bis Ende 2012, später wurde dieser Termin auf Anfang 2013vorbeiVorlage:WarnungVorlage:Zukunft/Ohne Kategorie verschoben. Der Grund für die Entscheidung liegt an der hervorragenden Leistung des Beschleunigers im ersten Betriebsjahr, so dass Anzeichen eventueller neuartiger Teilchen schon nach 3-jähriger Laufzeit zu erwarten sind.[29] Die Umrüstung wird im Februar 2013vorbeiVorlage:WarnungVorlage:Zukunft/Ohne Kategorie starten und bis ca. Oktober 2014vorbeiVorlage:WarnungVorlage:Zukunft/Ohne Kategorie andauern. Danach soll die Protonenenergie voraussichtlich 6,5 TeV erreichen.

Für 2018veraltetVorlage:WarnungVorlage:Zukunft/Ohne Kategorie ist eine längere Umrüstungsphase von 12 bis 15 Monaten geplant, um die Luminosität noch weiter zu steigern. Die inneren Detektoren von ATLAS, ALICE, CMS und LHCb werden deshalb ersetzt, um eine höhere Auflösung zu erhalten. Um die Luminosität zu erhöhen, werden neue Quadrupole eingesetzt, deren Prototypen bereits heute konstruiert werden. Durch die neuen Quadrupole kann der Teilchenstrahl besser fokussiert werden. Da die Teilchenpakete jedoch nicht frontal kollidieren, sondern unter einem bestimmten Winkel, durchdringen sich die Protonenpakete nicht vollständig. Ein anderes Konzept sieht daher vor, durch spezielle Kavitäten (Crab Cavities) die länglichen Teilchenpakete kurz vor dem Interaktionspunkt so zu drehen, dass sie möglichst zentral kollidieren.

Nach einigen weiteren Jahren sind dann weitere Verbesserungen vorgesehen. Welche davon umgesetzt werden, wird unter anderem von den physikalischen Entdeckungen bis dahin abhängen. Ein Konzept ist die Umrüstung des LHC auf noch höhere Energien (High Energy LHC). Dazu müsste die Feldstärke sämtlicher Dipolmagnete von ihrem gegenwärtigen Wert (8,3 Tesla) auf 20 Tesla erhöht und neuartige Quadrupole eingesetzt werden. Dadurch könnten Energien von 16,5 TeV (Schwerpunktenergie: 33 TeV) erreicht werden. Jedoch würde darunter die Luminosität leiden, da nur noch halb soviele Teilchenpakete beschleunigt werden könnten. Ein anderes Konzept sieht weitere Erhöhungen der Luminosität vor, ohne die Energie zu erhöhen. Dazu kann die Zahl der umlaufenden Teilchen sowie ihre Fokussierung weiter gesteigert werden. Auch eine Umrüstung zu einem Elektronen-Hadronen-Collider ist möglich.

Gegner

Da am LHC eventuell mikroskopische schwarze Löcher oder seltsame Materie erzeugt werden könnten, gibt es vereinzelte Warnungen vor möglichen Risiken der LHC-Experimente.[30][31][32] Eine Gruppe um den Biochemiker Otto Rössler reichte beim Europäischen Gerichtshof für Menschenrechte eine Klage gegen die Inbetriebnahme des LHC ein. Der damit verbundene Eilantrag wurde im August 2008 vom Gericht abgewiesen.[33] Das Hauptsacheverfahren steht noch aus. Das deutsche Bundesverfassungsgericht lehnte die Annahme einer Verfassungsbeschwerde im Februar 2010 wegen fehlender grundsätzlicher Bedeutung und mangelnder Aussicht auf Erfolg ab.[34] Fachwissenschaftler stellten wiederholt fest, dass vom LHC und anderen Teilchenbeschleunigern keine Gefahren ausgehen. Tragende Argumente sind hierbei, dass erstens die theoretisch möglichen, mikroskopischen schwarzen Löcher unmittelbar zerstrahlen würden, anstatt wie befürchtet immer mehr Masse/Energie aus der Umgebung aufzunehmen, und dass zweitens die natürliche kosmische Strahlung ständig mit noch höherer Energie als im LHC auf unsere Erdatmosphäre und auch auf andere Himmelskörper trifft, ohne dabei Katastrophen zu verursachen.[35][36][37][38][39][40]

Siehe auch

  • Superconducting Super Collider

Literatur und Quellenmaterial

Weblinks

Commons: Large Hadron Collider – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Wikinews Wikinews: Large Hadron Collider – in den Nachrichten

Einzelnachweise

  1. ↑ Diese Bezeichnung verwendet das CERN selbst: Quelle
  2. ↑ Lyndon Evans, Philip Bryant: LHC Machine. In: Journal of Instrumentation. 3, Nr. 8, 2008, S. S08001–S08001, doi:10.1088/1748-0221/3/08/S08001.
  3. ↑ Pressemitteilung des CERN zum LHC-Vorfall 2008. 16. Oktober 2008, abgerufen am 29. Mai 2009 (englisch).
  4. ↑ Teilchenbeschleuniger verdreifacht Energie-Rekord. Spiegel Online, 19. März 2010, abgerufen am 1. April 2010.
  5. ↑ CERN Press Office: LHC sets new record – accelerates beam to 3.5 TeV. 19. März 2010, abgerufen am 1. April 2010 (englisch).
  6. ↑ CERN Press Office: Offizielles Presse-Statement zu den ersten Teilchenkollisionen. 30. März 2010, abgerufen am 1. April 2010 (englisch).
  7. ↑ CERN Press Office: LHC proton run for 2011 reaches successful conclusion. 31. Oktober 2011, abgerufen am 5. April 2012 (englisch).
  8. ↑ 2013 LHC & Injector Schedule. 31. Juli 2012, abgerufen am 25. November 2012 (englisch).
  9. ↑ The first LHC protons run ends with new milestone. 17. Dezember 2012, abgerufen am 19. Dezember 2012 (englisch).
  10. ↑ LHC – Zahlen und Fakten. Abgerufen am 31. März 2010.
  11. ↑ P. Buning et al.: LHC design report, CERN 2004-003-v2.
  12. ↑ https://lhc-statistics.web.cern.ch/LHC-Statistics/
  13. ↑ G. Weiglein et al.: Physics interplay of the LHC and the ILC. In: Physics Reports. 426, Nr. 2–6, 2006, S. 47–358, arXiv:hep-ph/0410364, doi:16/j.physrep.2005.12.003.
  14. ↑ Angaben von der CERN Homepage.
  15. ↑ Angegebene Zahl ist Summe der elf Tier-1 und ≈ 140 Tier-2 Cluster. Quelle: Homepage des Woldwide LHC Computing Grid
  16. ↑ CERN Electrical Network short Description. Abgerufen am 6. April 2012 (englisch).
  17. ↑ LHC-Facts – LHC Parameter und Daten
  18. ↑ Welt der Physik – LHC-FAQ
  19. ↑ ScienceBlogs: „Der kälteste Ort im Universum...“
  20. ↑ M. Spira, A. Djouadi, D. Graudenz, R. M. Zerwas: Higgs boson production at the LHC. In: Nuclear Physics B. 453, Nr. 1–2, 1995, S. 17-82, arXiv:hep-ph/9504378, doi:16/0550-3213(95)00379-7.
  21. ↑ Pressemitteilung von CERN vom 4. Juli 2012
  22. ↑ W Bernreuther: Top-quark physics at the LHC. In: Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 35, Nr. 8, 2008, S. 083001, arXiv:abs/0805.1333, doi:10.1088/0954-3899/35/8/083001.
  23. ↑ P. Ball et al.: B Decays at the LHC, Geneva 1999, Standard model physics (and more) at the LHC, 305–417.
  24. ↑ I. Hinchliffe, F. E. Paige, M. D. Shapiro, J. Söderqvist, W. Yao: Precision SUSY measurements at CERN LHC. In: Physical Review D. 55, Nr. 9, 1997, S. 5520–5540, arXiv:hep-ph/9610544, doi:10.1103/PhysRevD.55.5520.
  25. ↑ Gouranga C Nayak: Graviton and Radion Production at LHC: From pp and PbPb Collisions. In: High Energy Physics – Phenomenology. 2002, arXiv:hep-ph/0211395.
  26. ↑ Savas Dimopoulos, Greg Landsberg: Black Holes at the Large Hadron Collider. In: Physical Review Letters. 87, Nr. 16, 2001, S. 161602, arXiv:hep-ph/0106295, doi:10.1103/PhysRevLett.87.161602.
  27. ↑ Luciano Maiani (16. Oktober 2001): LHC Cost Review to Completion. CERN. Abgerufen am 15. Januar 2001.
  28. ↑ Toni Feder: CERN Grapples with LHC Cost Hike. In: Physics Today. 54, Nr. 12, Dezember 2001, S. 21. doi:10.1063/1.1445534. Abgerufen am 15. Januar 2007.
  29. ↑ CERN announces LHC to run in 2012.
  30. ↑ Adrian Kent: A Critical Look at Risk Assessments for Global Catastrophes. In: Risk Analysis. 24, Nr. 1, 2004, S. 157–168, arXiv:hep-ph/0009204, doi:10.1111/j.0272-4332.2004.00419.x.
  31. ↑ Rainer Plaga (10. August 2008): On the potential catastrophic risk from metastable quantum-black holes produced at particle colliders. (englisch)
  32. ↑ Felix Knoke: Angst vor Weltuntergang – Amerikaner klagt gegen Teilchenbeschleuniger. In: Spiegel Online. 31. März 2008, abgerufen am 23. August 2011.
  33. ↑ Holger Dambeck: Gericht weist Eilantrag gegen Superbeschleuniger ab. In: Spiegel Online. Abgerufen am 23. August 2011.
  34. ↑ BVerfG: BVerfG lehnt Maßnahmen gegen Superbeschleuniger ab.
  35. ↑ J.-P. Blaizot et al.: Study of potentially dangerous events during heavy-ion collisions at the LHC, Report of the LHC safety study group.
  36. ↑ Arnon Dar, Alvaro De Rújula, Ulrich Heinz: Will relativistic heavy-ion colliders destroy our planet?, Phys. Lett. B 470, 1999, S. 142–14).
  37. ↑ W. Busza et al.: Review of speculative „disaster scenarios“ at RHIC, Rev. Mod. Phys. 72, 2000, S. 1125–1140.
  38. ↑ S. B. Giddings/M. L. Mangano (20. Juni 2008): „Astrophysical implications of hypothetical stable TeV-scale black holes“, Proceedings of APS/DPF/DPB Summer Study on the Future of Particle Physics, Snowmass, Colorado, 2001, pp P328.
  39. ↑ Stellungnahme zu den Behauptungen von Prof. Rössler, Komitee für ElementarTeilchenphysik (KET) – PDF.
  40. ↑ J. Ellis et al.: Review of the Safety of LHC Collisions, Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics, Vol. 35, 115004 (2008).
  41. ↑ LHC Commissioning. Abgerufen am 6. Dezember 2009.
  42. ↑ CMS Experiment CERN on Twitter. Abgerufen am 6. Dezember 2009.


46.2333333333336.05Koordinaten:

46° 14′ 0″ N, 6° 3′ 0″ O; CH1903: 492881 / 121160

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