Wie zwei Mücken, die im Flug zusammenstoßen

Der LHC ist der größte jemals gebaute Teilchenbeschleuniger. Er soll Einblicke in den Aufbau des Universums geben. Doch warum ist er so groß, was passiert in ihm und wie wahrscheinlich ist die Entstehung Schwarzer Löcher? Fünf Fragen und Antworten zu dem Megaprojekt:

Warum ist der Beschleuniger so groß?

[Bildunterschrift: Die Wissenschaftler am CERN erhoffen sich vom LHC Antworten zur Beschaffenheit und Entwicklung des Universums. ]
Je kleiner die Teilchen sind, die beobachtet werden sollen, desto größer muss das "Mikroskop" sein. Zellen einer Pflanze lassen sich mit einem einfachen Lichtmikroskop betrachten, für Atome braucht man schon ein Elektronenmikroskop. Für die Beobachtung der noch viel kleineren Elementarteilchen benötigen die Forscher eine extrem hohe Auflösung, also besonders viel Energie und besonders große Beschleuniger.

Was passiert im LHC?

Protonen werden mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinandergeschleudert. Dabei werden neue Teilchen und Energie erzeugt. Es werden Temperaturen erreicht wie in der ersten Billionstelsekunde nach dem Urknall. Die Beobachtung der Prozesse im LHC ist daher wie ein Blick auf einen Moment kurz nach der Entstehung des Universums.

Versinkt die Erde nach Inbetriebnahme des LHC in einem Schwarzen Loch?

Zunächst einmal ist gar nicht klar, ob überhaupt winzige Schwarze Löcher entstehen. Wenn ja, haben sie kaum etwas mit ihren sternenverschlingenden Namensvettern in den Weiten des Weltalls gemein. Sie dürften unmittelbar nach ihrem Auftreten schon wieder zerfallen und hätten gar keine Zeit, durch das "Verschlucken" von Materie zu wachsen. Die bei der Kollision zweier Protonen freiwerdende Energie ist für ihre Größe gewaltig - im größeren Maßstab aber gering: Sie entspricht der zweier Mücken, die im Flug zusammenstoßen.

Für das schlagkräftigste Gegenargument halten die Physiker ihre eigene Existenz, die der Erde und aller Himmelskörper: Denn die im LHC ablaufenden Prozesse spielen sich ständig ab, wenn kosmische Strahlung zum Beispiel auf die Atmosphäre trifft. Und dabei ist ganz offenbar noch kein bedrohliches Schwarzes Loch entstanden.

Wonach suchen die Teilchenphysiker mit dem LHC?

[Bildunterschrift: Die ersten Protonen wurden im CERN durch den Tunnel geschickt - jedoch zunächst "ohne Gegenverkehr". Aufeintreffen werden sie erst in ein paar Tagen. ]
Erster Kandidat ist das Higgs-Teilchen, von manchen auch "Gottesteilchen" genannt. Die Physiker haben es geschafft, die Existenz und das Verhalten aller Elementarteilchen mit einer Theorie zu erklären, dem sogenannten Standardmodell. Leider gehen die Berechnungen nur auf, wenn die Teilchen keine Masse hätten. Der englische Physiker Peter Higgs rettete das schöne Modell 1964, indem er die Existenz eines Teilchens voraussagte, das den anderen Teilchen erst ihre Masse verleiht - so als steckten diese in einem zähen Sirup. Seitdem sind die Wissenschaftler auf der Suche nach dem sogenannten Higgs-Boson.

Wären mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens alle Fragen geklärt?

Keineswegs. Bislang gibt es noch zwei Arten von Elementarteilchen, die die Physiker gern in einer Theorie zusammenführen möchten. Die Verfechter der sogenannten Supersymmetrie sind überzeugt, dass es zu jedem Teilchen ein passendes Gegenteilchen gibt. Eines dieser Gegenteilchen könnte Baustein der Dunklen Materie zu sein, von dessen Existenz einige Astronomen und Astrophyiker überzeugt sind. Der LHC könnte Hinweise darauf bringen. Schließlich erhoffen sich die Physiker neue Erkenntnisse auf der Suche nach einer "Weltformel".

Einsteins allgemeine Relativitätstheorie erklärt die Welt im Großen, die Quantenfeldtheorie im Kleinen. Beide passen leider mathematisch nicht recht zusammen, was einige Wissenschaftler mit der sogenannten String-Theorie auflösen wollen. Diese setzt aber die Existenz von zehn Dimensionen voraus. Der LHC, so hoffen die Theoretiker, könnte Phänomene entdecken, die ein völlig neues Licht auf die letzten großen Geheimnisse der Natur werfen.

Quelle: dpa