Schließung für Renovierung: Cern-Teilchenbeschleuniger soll noch leistungsfähiger werden

Modernisierungsarbeiten für die Lösung eines der größten Rätsel des Universums: In der Schweiz ist am Montag der größte Teilchenbeschleuniger der Welt für vierjährige Renovierungsarbeiten geschlossen werden. Dadurch sollen seine Kapazitäten, Teilchen-Kollisionen zu erzeugen, weiter erhöht werden. Dies wiederum soll die Erforschung der mysteriösen Dunklen Materie ermöglichen, einem wichtigen Bestandteil des Universums.

Der Large Hadron Collider (LHC) genannte Teilchenbeschleuniger wird von der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) in Meyrin in der Nähe von Genf betrieben. Es handelt sich um einen 27 Kilometer langen ringförmigen Tunnel, der sich in etwa 100 Metern Tiefe im französisch-schweizerischen Grenzgebiet befindet. Darin wurden bislang Protonen bei extrem hohen Geschwindigkeiten zur Kollision gebracht, um die Geschehnisse beim sogenannten Urknall zu reproduzieren.

Mit den Modernierungsarbeiten soll die Leuchtkraft (Englisch: Luminosity) der Anlage, also die Gesamtzahl der produzierten Teilchen-Kollisionen in einem bestimmten Zeitraum, verzehnfacht werden. Die Anlage wird daher künftig den Namen High Luminosity LHC (HL-LHC) tragen.

Durch die Modernisierungsarbeiten sollen die Präzision und die Intensität der Teilchen-Kollisionen weiter erhöht werden. Die Kosten werden auf 1,2 Milliarden Schweizer Franken (1,3 Milliarden Euro) geschätzt. Die Anlage soll 2030 wieder in Betrieb gehen und dann etwa ein Jahrzehnt lang genutzt werden.

Der HL-LHC-Projektleiter Markus Zerlauth sprach von einer "neuen Phase" in der Erforschung physikalischer Phänomene, die die Menschheit bislang nicht erklären kann. Der leistungsstärkere Teilchenbeschleuniger werde "100 Mal mehr Daten" liefern als die bisherige Version.

Tatsächlich soll es dann mit mehreren Milliarden pro Sekunde so viele Teilchen-Kollisionen geben, dass nicht alle Daten darüber gespeichert werden können. Die Entscheidung, welche Daten gespeichert werden, wird in Echtzeit mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) getroffen. Diese kann diejenigen Kollisionen identifizieren, die die meisten physikalischen Erkenntnisse versprechen.

Die Cern-Forscher erhoffen sich davon, neue Arten von Teilchen zu entdecken. Schließlich gehen Astronomen davon aus, dass die sichtbare Materie, aus denen Sterne, Planeten und Galaxien bestehen, nur rund fünf Prozent des Universums ausmacht. Bei 27 Prozent handelt es sich demnach um Dunkle Materie und bei 68 Prozent um Dunkle Energie, die jeweils unsichtbar sind und noch nie direkt beobachtet wurden.

2012 hatten die Forschungen am Cern den Nachweis für das Higgs-Boson erbracht, das wegen seiner Bedeutung im Standardmodell der Teilchen-Physik umgangssprachlich auch "Gottesteilchen" genannt wird. Es verleiht anderen Teilchen ihre Masse. Mit dem neuen Teilchenbeschleuniger soll es gelingen, zwei Higgs-Teilchen gleichzeitig zu erzeugen und zu beobachten, wie sie miteinander interagieren. Dies könnte Hinweise darauf geben, wie sich unser Universum nach dem Urknall entwickelt hat.