Er hat das Higgs-Boson nachgewiesen und die Teilchenphysik geprägt wie keine andere Maschine: der Large Hadron Collider (LHC) am Forschungszentrum CERN bei Genf. Nun steht dem 27 Kilometer langen Ring das größte Upgrade seiner Geschichte bevor.
Was Luminosität bedeutet
Im Kern geht es um einen etwas sperrigen Begriff: die Luminosität. Sie beschreibt, vereinfacht gesagt, wie viele Teilchenkollisionen pro Sekunde im Beschleuniger stattfinden. Je mehr Protonen aufeinanderprallen, desto mehr Daten sammeln die Physiker, und desto größer ist die Chance, auch extrem seltene Ereignisse zu erwischen.
Genau hier setzt das Projekt an: Der zum „High-Luminosity LHC" umgebaute Beschleuniger soll die Zahl der Kollisionen um etwa das Zehnfache steigern.
Tausende neue Bauteile
Um diese Leistung zu erreichen, wird nicht das ganze Ringsystem, aber ein beträchtlicher Teil davon erneuert. Über einen Abschnitt von rund 1,2 Kilometern kommen neue, stärkere supraleitende Magnete zum Einsatz. Hinzu kommen besondere Bauteile mit dem Spitznamen „Crab Cavities", die die Teilchenpakete so kippen, dass sie sich beim Zusammenstoß optimaler treffen.
Die eigentliche große Umbauphase beginnt im Sommer und ist auf mehrere Jahre angelegt. Nach den Plänen des CERN soll der aufgerüstete Beschleuniger etwa gegen Ende des Jahrzehnts den regulären Messbetrieb aufnehmen.
Der Sinn hinter dem Aufwand
Warum dieser gewaltige Aufwand? Mit dem stark erhöhten Kollisionsstrom lassen sich Prozesse untersuchen, die bislang zu selten auftraten, um sie verlässlich zu messen. Vor allem das Higgs-Boson, jenes Teilchen, das erklärt, warum andere Teilchen überhaupt Masse haben, wollen die Forscher in nie dagewesener Zahl erzeugen und dadurch mit viel höherer Präzision vermessen.
Manche gesuchten Phänomene sind so selten, dass man Millionen oder Milliarden Kollisionen braucht, um sie auch nur einmal zu sehen. Mehr Kollisionen bedeuten also schlicht: mehr Chancen, Neuland zu betreten, und vielleicht Hinweise auf eine Physik jenseits des bekannten Standardmodells zu finden.
Blick nach vorn
Der High-Luminosity LHC ist zugleich eine Brücke in die Zukunft. Am CERN wird bereits über einen noch weit größeren Nachfolger nachgedacht, einen ringförmigen Beschleuniger von rund 91 Kilometern Länge. Doch bis dahin bleibt der aufgerüstete LHC für Jahre das schärfste Werkzeug, mit dem die Menschheit den Bausteinen der Materie auf den Grund geht.
