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Large Hadron Collider: Hoffnungsvoller Neustart

Nach jahrelanger Pause läuft sie ­wieder: Technisch verbessert und leistungsfähiger als je zuvor soll die größte Teilchenschleuder der Welt in ihrer dritten Betriebsphase den Ursachen für Ungereimtheiten im Standardmodell nachspüren.
Ein Teil des Large Hadron Collider (LHC) ist unterirdisch im französischen Teil des CERN zu sehen.

Die Jagd nach neuer Physik geht wieder los. Der Large Hadron Collider (LHC) ist die leistungsfähigste Maschine der Welt, mit der sich enorm energiereiche Teilchen aufeinanderschießen lassen. Nun ist er nach einer mehr als dreijährigen Unterbrechung wieder in Betrieb. Seit Juli 2022 sausen erneut Protonenstrahlen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch die 27 Kilometer lange, unterirdische Rundstrecke am CERN, dem europäischen Labor für Teilchenphysik in der Nähe von Genf.

Die erste Betriebsphase des LHC lief von 2009 bis 2013, die zweite von 2015 bis 2018. Hier loteten zahlreiche Forschungsgruppen die Tiefen des so genannten Standard­modells aus, der derzeit besten theoretischen Beschreibung aller Teilchen und Kräfte im Universum. Insgesamt bestätigten die Experimente dessen Voraussagen. Ein gefeierter Triumph war die triumphale Entdeckung des lange gesuchten Higgs-Bosons 2012. Obschon zuletzt diverse kleinere Ungereimtheiten aufgetaucht sind, gibt es noch keinen eindeutigen Beweis für unbekannte Teilchen.

Nun hoffen alle Beteiligten darauf, dass es diesmal anders wird. Der »Run 3« verspricht viel mehr Daten, bessere Detektoren und innovative Methoden. Darüber hinaus gibt es nun sozusagen eine Schatzkarte auf Basis der bisher gefundenen kleineren Anomalien. Sie lassen Hinweise darauf erahnen, wo sich die Suche nach Teilchen jenseits des Standardmodells am ehesten lohnen könnte …

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  • Quellen

Abi, B. et al.: Measurement of the positive muon anomalous magnetic moment to 0.46 ppm. Physical Review Letters 126, 2021

ATLAS Collaboration: Search for heavy, long-lived, charged particles with large ionisation energy loss in pp collisions at √s = 13 TeV using the ATLAS experiment and the full Run 2 dataset. ArXiv 2205.06013, 2022

CDF Collaboration: High-precision measurement of the W boson mass with the CDF II detector. Science 376, 2022

Govorkova, E. et al.: Autoencoders on field-programmable gate arrays for real-time, unsupervised new physics detection at 40 MHz at the Large Hadron Collider. Nature Machine Intelligence 4, 2022

LHCb Collaboration: Test of lepton universality in beauty-quark decays. Nature Physics 18, 2022