Cern schaltet den Großen Hadronen-Speicherring für die Modernisierung ab

Der LHC – Large Hadron Collider – ist ein ringförmiger Beschleuniger, dessen Tunnel einen Umfang von 27 Kilometern hat. In seinem Inneren rasen Protonen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit aufeinander zu und kollidieren. Die supraleitenden Magnete, die den Strahl auf Kurs halten, werden mit 100 Tonnen flüssigem Helium auf eine Temperatur von minus 271 Grad Celsius gekühlt.

Vier Jahre Umbau bis 2030

Bereits um 05.52 und 15 Sekunden hatte das Cern auf seiner Website eine Art Abschiedsbotschaft veröffentlicht: "Mach's gut, LHC, und danke für all die Kollisionen". Kurz darauf folgte der Ausblick: "Begeben wir uns auf den Weg zum Hilumi-LHC". Damit ist das nächste Etappenziel klar benannt: der High-Luminosity-LHC, kurz HiLumi-LHC.

Der LHC wird in den nächsten vier Jahren in wichtigen Teilen erneuert. Der neue Beschleuniger HiLumi-LHC soll im Juni 2030 hochgefahren werden. Die Aufrüstung konzentriert sich auf den Bereich der beiden zentralen Großexperimente ATLAS und CMS sowie auf einen rund zwei Kilometer langen Abschnitt des insgesamt 27 Kilometer langen Tunnels. Ziel ist es, mit noch mehr Protonenkollisionen weiteren Geheimnissen des Weltalls auf die Spur zu kommen.

Helium-Abpumpen dauert mindestens einen Monat

In der Zeit steht umfangreiche Technik-Arbeit an. Zunächst muss das gesamte Helium aus den Magneten abgepumpt werden, was laut Projektleiter Markus Zerlauth allein mindestens einen Monat dauert. Da Cern nicht über ausreichend eigene Lagerkapazität verfügt, muss das Helium an externe Firmen übergeben werden. Erst danach können die Komponenten ausgetauscht und die neuen, leistungsstärkeren Magnete sowie verbesserte Detektoren installiert werden.

Mit der Modernisierung will das Cern den Beschleuniger an die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit bringen. Projektleiter Markus Zerlauth erklärte, die Kollisionen werden um den Faktor zehn zunehmen. Die Forscherin Nedaa-Alexandra Asbah, die am ATLAS-Experiment arbeitet, sagte: "Wir werden sechsmal mehr Daten haben und eine höhere Wahrscheinlichkeit, seltene Ereignisse zu beobachten". Damit eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten, seltene physikalische Phänomene nachzuweisen, die mit der bisherigen Anlage kaum erfassbar waren.

Rätsel Dunkle Materie im Fokus

Im Zentrum des Interesses steht die so genannte Dunkle Materie. Sie macht zusammen mit der Dunklen Energie etwa 95 Prozent des Universums aus. Allein die Dunkle Materie macht rund 85 Prozent der Materie im Universum aus. Allerdings ist es noch nie gelungen, die Teilchen nachzuweisen, die hinter der Dunklen Materie stecken. Mit dem CMS-Experiment hoffen die Forschenden, diesem Rätsel ab 2030 mit leistungsstärkeren Magneten und besseren Detektoren mehr über die Beschaffenheit der Dunklen Materie herauszufinden.

Ende der Ära in Sicht

Auch der Physiker Filip Moortgat vom Cern sieht weitreichende Möglichkeiten. Auch die Entdeckung neuer Dimensionen des Raumes sei denkbar, sagte er. Tatsächlich hat der LHC bereits Geschichte geschrieben: Im Jahr 2012 wurde am Cern das Higgs-Boson entdeckt – ein Teilchen, das für das Standardmodell der Teilchenphysik von zentraler Bedeutung ist.

Nach der Aufrüstung soll der LHC noch bis ungefähr 2040 in Betrieb sein und dann endgültig stillgelegt werden. Damit steht nach der jetzigen Pause zwar kein sofortiges Aus bevor, aber das Ende der Ära des bisherigen LHC ist absehbar. Die nun beginnende Umbauphase ist eine der tiefgreifendsten Modernisierungen in der Geschichte des Cern.

Mit dem symbolischen "No beam"-Balken und der Verabschiedung im Netz hat das Cern den Wegfall des Protonenstrahls im 27 Kilometer langen ringförmigen Beschleuniger öffentlich markiert. Wie geplant lief der Prozess – nun beginnt die Phase, in der aus dem LHC Schritt für Schritt der High-Luminosity-LHC werden soll. Wann genau die ersten Kollisionen der neuen Maschine stattfinden werden, ist nun an den Termin im Juni 2030 geknüpft.