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Auf der Suche nach der Zukunft der Physik

Was macht man mit einer "Weltmaschine"? Welten erschaffen oder gar vernichten wie im Film "Krieg der Welten"? So ganz falsch ist das nicht, denn der neue Large Hadron Collider (LHC) des CERN in Genf kann irgendwie beides – vorausgesetzt man interpretiert den Begriff "Welt" als die Welt im Kleinen, regiert von den Gesetzen der Quantenphysik. Wie andere Beschleuniger vor ihm, kann der LHC Elementarteilchen vernichten oder erzeugen. Aber keiner macht es so heftig: Hier werden, etwa 100 Meter unter der Erde, Protonen in einem 27 Kilometer langen Ring auf 99,999999 Prozent der Lichtgeschwindigkeit gebracht. Der finale Aufprall erfolgt aber nicht auf ein ruhendes Ziel, sondern so wie es bei Geisterfahrern üblich ist: frontal gegeneinander. Es braucht somit genau genommen zwei Beschleuniger mit gegenläufigen Protonenstrahlen, die durch extrem starke Magnete auf Kurs gehalten werden. Die Kollisionsenergie beträgt satte 14 Billionen Elektronenvolt.

Beim LHC reiht sich Superlativ an Superlativ – und Don Lincoln lässt nichts davon aus. Wer das Buch einmal in die Hand genommen hat, legt es erst wieder weg, wenn es ausgelesen ist. Das liegt nicht am kleinen, handlichen Format, sondern an der Attraktivität, Verständlichkeit und Kompetenz des Textes, der durch viele Grafiken, Tabellen und schwarz-weiße Bilder ergänzt wird. Der Autor ist vom Fach, arbeitet aber eigentlich bei der Konkurrenz, dem Fermilab bei Chicago. Nach dem Abschalten des LHC-Vorgängers, dem LEP-Speicherring, im Jahr 2001 spielte hier die Musik.

Mittlerweile hat CERN wieder das Kommando übernommen und den amerikanischen Beschleuniger "energetisch" in den Schatten gestellt: Der LHC ist das Mekka der Teilchenphysiker. Obwohl Lincoln beim offiziellen Anfahren im 10. September 2008 nicht dabei war, ist er doch mit der "Weltmaschine" eng verbunden: als Mitarbeiter am CMS-Detektor. Dies ist einer von vier hausgroßen Apparaten mit denen die Kollisionen der Protonen – oder alternativ von Bleiatomkernen – und das nachfolgende Strahlengewitter untersucht werden.

Das Buch ist übersichtlich strukturiert. Es gibt sechs Kapitel, die eingängig überschrieben sind. Der Autor startet mit "Was wir wissen" – eine profunde Darstellung des Standardmodells der Teilchenphysik. In "Was wir vermuten" geht es anschließend um das Higgs-Boson, das für die Masse in der Quantenwelt verantwortlich sein soll. Für dessen Nachweis wurde der LHC hauptsächlich gebaut: vier Milliarden EURO für ein einziges Teilchen! Vielleicht entdeckt er aber auch die Supersymmetrie oder Hinweise auf zusätzliche Raumdimensionen. Don Lincoln und seine 3000 Kollegen sind jedenfalls äußerst gespannt.

"Wie wir es machen" beschreibt das Prinzip des Beschleunigers und "Wie wir etwas sehen" die unterschiedlichen Nachweismethoden der erzeugten Teilchen. So werden mit dem "Compact Muon Selenoid" (CMS), einem Monstrum von 12 500 Tonnen Masse, vor allem die flüchtigen Myonen untersucht, die bei circa 800 Millionen Kollisionen pro Sekunde entstehen. Dass es Startschwierigkeiten gab, beschreibt der Autor in "Wie es anfing": Bei den ersten Probeläufen schmolzen bei einer Stromstärke von 8700 Ampère Lötstellen durch, Leitungen verdampften und flüssiges Helium trat aus – ein Desaster! Die teure Reparatur dauerte über ein Jahr. Seitdem läuft alles nach Plan, man ist jetzt jedoch deutlich vorsichtiger geworden.

"Wohin der Weg führt" ist Thema des letzten Kapitels. Da ein Beschleuniger eine lange Planungsphase benötigt, macht man sich schon jetzt Gedanken über die nächste "Weltmaschine" – vielleicht wird es der International Linear Collider (ILC)? Immerhin zeigt der Name, dass nun alle zahlen sollen und eine Konkurrenz à la Fermilab/CERN keinen Sinn mehr macht.

Fazit: Das Buch von Lincoln ist leicht zu lesen und bietet auf 316 Seiten einen fundierten Einblick in die "neue Physik" und die Rolle die der LHC dabei spielen soll. Eine sehr zu empfehlende Lektüre – vor allem für Leser, die Superlative mögen.

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