CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) ist ein Laboratorium, in dem Wissenschaftler aus aller Welt gemeinsam untersuchen, aus welchen elementaren Bausteinen die Materie besteht und welche Kräfte sie zusammenhalten.
Die Physiker am CERN untersuchen Materie mit Hilfe von Teilchenbeschleunigern. Wenn beschleunigte Teilchen aufeinander oder auf ruhende Materie prallen, entsteht eine ähnlich hohe Energiekonzentration wie während der ersten Augenblicke des Universums. Es ist ein Versuch den Big Bang im Miniformat zu simulieren und dadurch ev. besser zu verstehen.
Die Grundbausteine der Materie sind kleinste Teilchen, noch viel kleiner als Atome. Vier Arten dieser Teilchen reichen aus, um alle Materie in der uns umgebenden Welt zu erklären: Das Up- und das Down-Quark, das Elektron und das Elektron-Neutrino.
Vier verschiedene Kräfte wirken zwischen den Teilchen. Die starke Kraft, die elektromagnetische Kraft und die Gravitation halten die Teilchen zusammen, von den unsichtbar kleinen Atomen bis hin zu riesigen Galaxien mit Millionen von Sternen. Die schwache Kraft bewirkt die Umwandlung von Materieteilchen, wie zum Beispiel in den Kernreaktionen, die die Sonne am Brennen halten.
Besichtigung des momentan im Bau befindlichen, riesigen Detektors CMS im
CERN
(November 2005)
Planungsbeginn: ca 1990
Baubeginn: 2002
Betriebsbeginn für 2007 geplant
CERN baut zur
Zeit den leistungsfähigsten Teilchenbeschleuniger aller Zeiten, den
grossen Hadronen
Speicherring LHC (Large Hadron Collider). Dieser wird in einem Tunnel
mit 27 km Umfang installiert.
Der abgebildete
Detektor wird nach dessen Fertigstellung in 100m Tiefe zwischen diesen
Teilchen-
beschleuniger montiert um zu registrieren, was geschieht, wenn die
Teilchen zusammenstossen.
Die energiereichen Kollisionen erzeugen eine Fülle von neuen Teilchen.
Teilchen. Spurdetektoren machen die Flugbahnen der am Kollisionspunkt erzeugten Teilchen sichtbar. Andere
Schichten, die sogenannten Kalorimeter, messen die Energie der Teilchen.
Identifizierung der Teilchen hilft.
Der LHC wird nicht nur die weltweit höchsten Beschleunigungsenergien sondern auch die dichtesten Teilchenstrahlen liefern. Die Stösse werden so schnell aufeinanderfolgen, dass Teilchen aus einer Kollision noch durch den Detektor laufen, wenn bereits die nächste Kollision erfolgt. Um das alles auseinanderzuhalten, bedarf es neuer Entwicklungen im Computing- und Elektroniksektor.
Die LHC-Stösse werden tausende von Teilchen produzieren, die zu verfolgen eine wahre Mammutaufgabe bedeutet. Der Detektor wird 20mal mehr Daten liefern als die grössten bestehenden Nachweisgeräte bei CERN, die heute pro Kollision etwa 10 Millionen Daten produzieren. Es werden dann Datenmengen produziert, wie sie heute im gesamten europäischen Telekommunikationsnetz anfallen!
Mehrere tausend Physiker und Ingenieure aus aller Welt sind bereits am LHC und dem Detektor engagiert. Auch der Industrie kommt eine wichtige Rolle zu, denn die Maschine wird zwar für die Grundlagenforschung gebaut, aber die hohen technologischen Anforderungen lassen bereits Ideen für die Zukunft keimen.
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