Energierekord bei Teilchenkollisionen am CERN

Die Universität Heidelberg ist als einzige Hochschule weltweit maßgeblich an drei der vier großen Experimente des Teilchenbeschleunigers LHC am Europäischen Forschungszentrum CERN beteiligt. Rund 100 Heidelberger Wissenschaftler bringen ihre Expertise ein in die internationalen Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Teilchenphysik, der Astrophysik und der Kosmologie, um fundamentale Erkenntnisse über die Entstehung des Universums nach dem Urknall zu gewinnen. Die Untersuchungen haben eine neue Phase erreicht, nachdem es am Large Hadron Collider (LHC) erste Teilchenkollisionen mit einer bislang noch nie erreichten Energie von sieben Tera-Elektronenvolt gegeben hat.
 
In die weltweiten LHC-Netzwerke sind Forschergruppen des Kirchhoff-Instituts für Physik (Prof. K. Meier, Prof. H.-C. Schultz-Coulon und Prof. U. Kebschull) sowie des Physikalischen Instituts (Prof. S. Hansmann-Menzemer, Prof. N. Herrmann, Prof. A. Schöning, Prof. J. Stachel und Prof. U. Uwer) eingebunden. Am Institut für Technische Informatik ist das Team von Prof. R. Männer beteiligt. Ebenfalls am LHC beteiligt ist das Heidelberger Max-Planck-Institut für Kernphysik, das eng mit den  Wissenschaftlern der Ruperto Carola zusammenarbeitet. Die Heidelberger Experten haben vor dem Start des LHC bereits wichtige Beiträge zum Bau verschiedener Forschungsinstrumente geleistet.
 
Im Mittelpunkt der weiteren Forschungsarbeiten an der Universität Heidelberg und am Max-Planck-Institut für Kernphysik steht nun die Mitwirkung an der Analyse der gewaltigen Datenmengen, die bei den Experimenten ALICE, ATLAS und LHCb anfallen. Verknüpft werden dabei zentrale Fragestellungen der Astrophysik, der Kosmologie, der Teilchenphysik und der Physik komplexer Quantensysteme, die auch zu den Forschungsschwerpunkten in Heidelberg gehören und unter anderem Gegenstand der in der Exzellenzinitiative geförderten Graduiertenschule für Fundamentale Physik sind. Für die Arbeiten am LHC stehen bis 2012 Fördermittel in Höhe von sieben Millionen Euro zur Verfügung.

Am Large Hadron Collider werden bei höchsten Energien Proton-Proton- und Blei-Blei-Kollisionen erzeugt. Die dabei ablaufenden physikalischen Prozesse ähneln denen, die kurz nach dem Urknall stattgefunden haben. In diesem Zusammenhang wollen Wissenschaftlerteams weltweit die Ursache für die Asymmetrie von Materie und Antimaterie erforschen. Sie fragen nach der Entstehung von Masse und untersuchen den extrem kurzlebigen Materiezustand des Quark-Gluon-Plasmas. Die Forscher erhoffen sich darüber hinaus konkrete Hinweise auf die sogenannte Neue Physik, die über das Standard-Modell der Teilchenphysik hinaus das Rätsel der Dunklen Materie lösen könnte.

Der Large Hadron Collider hat nach einer einjährigen Reparaturpause in einer dreiwöchigen Anlaufphase im November vergangenen Jahres erste Proton-Proton-Kollisionen erzeugt, die von allen vier Experimenten erfolgreich aufgezeichnet werden konnten. Erstmals ist es nun gelungen mit der Beschleunigerenergie in einen neuen, zuvor noch nicht untersuchten Energiebereich von sieben TeV vorzustoßen und die zur Verfügung stehende Energie im Vergleich zu vorherigen Experimenten mehr als zu verdreifachen. In den kommenden Jahren soll die Energie bei LHC noch einmal verdoppelt werden.


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