Kosmische Vorgänge im Experiment

Vor wenigen Tagen ist der Large Hadron Collider (LHC), die gegenwärtig leistungsstärkste »Weltmaschine« beim Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf nach mehrmonatiger Wartungsphase wieder in Betrieb genommen worden. Hier treffen Protonen mit einer Energie von jeweils 6,5 Teraelektronenvolt (1 TeV = 1012 eV) aufeinander. Das Ziel der Untersuchungen besteht in der Nachahmung von Prozessen, die in der Frühgeschichte des Universums ähnlich abgelaufen sein könnten. Allerdings ist man von jenen Energien, mit denen die Protonen aus dem »Pevatron« im Zentrum unserer Galaxis herausschießen, noch um Größenordnungen entfernt und folglich noch viel weiter von den bisher gemessenen maximalen Energien der extragalaktischen kosmischen Strahlung. Dennoch ist das Potenzial des LHC noch längst nicht ausgeschöpft und man erwartet schon im laufenden Jahr weitere neue Erkenntnisse, unter anderem auch über hypothetische sogenannte supersymmetrische Teilchen jenseits des gegenwärtigen Standardmodells der Elementarteilchenphysik. Erste Hinweise darauf deuten sich bereits an. Der LHC wird vermutlich bis 2030 aktiv sein. Möglicherweise könnten die maximal erreichbaren Energien durch Aufrüstung noch bis 16,5 TeV gesteigert werden.

Gleichzeitig sind neue Beschleuniger in der Planung, allen voran der International Linear Collider (ILC), in dem Elektronen und deren Antiteilchen (Positronen) zur Kollision gebracht werden sollen. Zwar können hier in dem rund 30 km langen Beschleunigertunnel »nur« Energien von bis zu etwa 500 GeV (109 eV) erreicht werden. Diese sind aber wegen der verwendeten elementaren Teilchen (Leptonen) sehr genau einstellbar. Man erhofft sich deswegen präzisere Erkenntnisse über bereits bekannte Elementarteilchen und deren Wechselwirkungen. Die Frage der Finanzierung des neuen Beschleunigers, der vermutlich in Japan stehen wird, ist allerdings noch ungeklärt.

Auch Projekte für neue leistungsstarke Hadronenbeschleuniger nach dem Prinzip des LHC sind in der Diskussion. So könnte ein »Future Circular Collider« (FCC), mit dem sich eine Designstudie gegenwärtig befasst, Teilchen in einem 100-km-Ring auf bis zu 100 TeV beschleunigen. Doch all diese Vorhaben sind zur Zeit noch weitgehend Zukunftsmusik. DBH