Ladehemmung beim Teilchenbeschleuniger

Nach der Recherche zum Thema "Teilchenphysik" (GEO Nr. 5/07) gab es beim CERN in Genf eine Panne, die dem amerikanischen Konkurrenten einen Zeitvorsprung bei der Jagd nach Materieteilchen verschafft

Nahe Genf entsteht am CERN, dem europäischen Forschungszentrum für Teilchenphysik, der größte Elementarteilchenbeschleuniger der Welt. In einem 27 Kilometer langen, unterirdischen Tunnel werden Atomkerne nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann aufeinander geschossen. Bei den Kollisionen entladen sich ungeheure Energien, und es wird ein Feuerwerk von Teilchen gezündet. Deren Untersuchung soll den Blick ins Innerste der Materie öffnen und neue Erkenntnisse über Ursprung und Entwicklung der Welt ermöglichen.

In der Ausgabe 05/2007 berichtet Klaus Bachmann über den Bau des "Large Hadron Colliders" (LHC), einer der komplexesten Experimentieranlagen, die je errichtet wurden. Weltweit sind knapp 10 000 Wissenschaftler an dem Megaprojekt beteiligt, das beinahe 30 Jahre nach den ersten Plänen im Herbst 2007 in Betrieb gehen soll. Ein Termin, dem die Forscher entgegenfiebern wie Kinder der Weihnachtsbescherung.

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Techniker bei Montagearbeiten an einem Aluminiumbehälter. Mit Sensoren bestückt, soll er im fertigen ATLAS-Detektor – einer haushohen Messapparatur im LHC – ein Rohr umschließen. In dem Rohr werden Forscher ab Herbst 2007 kleinste Teilchen auf Kollisionskurs schicken und anschließend die Energie der davonfliegenden "Splitter" messen

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Einige Magnete für den Elementarteilchenbeschleuniger LHC wurden am amerikanischen Forschungszentrum Fermilab gebaut. Bei einer der Komponenten brach während eines Tests eine Halterung

Doch nun ist unsicher geworden, ob das CERN den ohnehin schon engen Zeitplan halten kann. Denn unmittelbar nach Redaktionsschluss der Mai-Ausgabe trat bei einem Test eine schwere Panne auf. Im LHC übernehmen so genannte Quadrupolmagnete die Aufgabe, die Elementarteilchen für die Kollisionen zu bündeln. Als Techniker probeweise den Druck in der Röhre erhöhten, in der die Magnete stecken, brach eine Verankerung, der Magnet schoss mit ohrenbetäubendem Knall durch die Röhre, Gas trat aus, der Tunnel musste evakuiert werden.

Bei der Ursachensuche stellte sich heraus, dass den Ingenieuren vom amerikanischen Fermilab - sie waren für diese Komponenten zuständig - ein peinlicher Konstruktionsfehler unterlaufen war: Sie legten die Halterung der Magnete zu schwach aus. Nun suchen die Wissenschaftler aufgeregt nach Möglichkeiten, die anderen sieben Magnete dieser Bauart nachträglich umzurüsten, ohne sie aus dem Beschleunigerring ausbauen und an die Erdoberfläche holen zu müssen.

Ironischerweise könnte gerade das Fermilab von dem selbst verursachten Rückschlag profitieren. Die US-Forschungseinrichtung betreibt den zweitstärksten Elementarteilchenbeschleuniger, das Tevatron. Und die Verzögerung beim LHC verschafft dem Tevatron womöglich Zeit, doch noch das viel gesuchte Higgs-Partikel - es verleiht der Materie ihre Masse - zu finden, bevor der große Rivale an den Start geht.