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Dienstag, 12.06.2018

Am Beschleunigertunnel in Genf wird wieder gebohrt

Von Christiane Oelrich

Die Kabel werden schon bereitgelegt: In einer Werkstatt des Cern in Prévessin wird der Ausbau der größten Forschungsmaschine der Welt vorbereitet.
Die Kabel werden schon bereitgelegt: In einer Werkstatt des Cern in Prévessin wird der Ausbau der größten Forschungsmaschine der Welt vorbereitet.

© dpa/Christiane Oelrich

Bei der schon jetzt größten Forschungsanlage der Welt sind bald wieder Bagger und Tunnelbohrer am Werk: Der Teilchenbeschleuniger LHC der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) wird „frisiert“ und auf neue Höchstleistung getrimmt. An dem 27 Kilometer langen ringförmigen Tunnel 100 Meter unter der Erde müssen deshalb neue Stücke angebaut werden.

Der Startschuss für das HiLumi LHC-Projekt – von „High Luminosity“ (etwa: „hohe Leistungsfähigkeit“) – fällt am 15. Juni im schweizerisch-französischen Grenzgebiet bei Genf. Dazu kommen weitere Ausbauprojekte. Gesamtinvestitionen: fast eine Milliarde Euro.

Alles dreht sich beim Cern um die Kollisionen, die von den Physikern erzeugt werden, wenn sie zwei Protonenstrahlen in gegenläufiger Richtung durch den 27 Kilometer langen Tunnel schießen. Unterwegs sind in der Röhre Trillionen von Protonen, von denen jedes einzelne pro Sekunde 11 000 Runden dreht. Die Forscher bringen sie an bestimmten Stellen zur Kollision und simulieren damit die ersten Nanosekunden nach dem Urknall. Sie wollen unbekannte Elementarteilchen aufspüren, um bislang ungelöste Geheimnisse des Universums zu erklären. Der Beschleuniger schafft heute eine Milliarde Protonenkollisionen in der Sekunde.

Aber das reicht den Physikern nicht aus. Sie wollen auf mindestens fünf Milliarden Kollisionen kommen. Dafür sollen zum einen mehr Protonen zirkulieren. Zudem soll der Punkt des Zusammenstoßes künftig auf acht statt 16 Mikrometer fokussiert werden, um die Chance von Kollisionen zu erhöhen. Acht Mikrometer entsprechen 0,008 Millimeter.

Dafür soll der Beschleuniger 2025 viel leistungsstärkere Magneten haben. Deshalb muss nun gebohrt und getunnelt werden. Oliver Brüning ist Vize-Projektleiter und sagt: „Es ist wie bei einer Hausrenovierung. Man baut eine neue Heizung ein, die effizienter ist, aber um mehr zu heizen, braucht man mehr Holz und entsprechend größere Keller.“

Nur sind die Herausforderungen am Cern eine Nummer größer: Die Physiker, die mit dem Beschleuniger in noch unbekannte Materie vorstoßen wollen, haben so ehrgeizige Pläne, dass vieles von dem nötigen Material für die Bauteile erst entwickelt werden muss.

Die Halle in Prévessin im französisch-schweizerischen Grenzgebiet, in der viele Vorbereitungsarbeiten für den Ausbau des LHC laufen, gleicht einer ganz normalen Werkstatt. Es gibt riesige Kabelspulen, Schläuche, Metallzylinder, Werkbänke, Pressen, Schrauben und Mutternschlüssel in allen Größen. An den Wänden hängen Baupläne. Mitarbeiter schrauben, messen, probieren, justieren. Weil die Magneten stärkere Magnetfelder erzeugen sollen, mussten die Cern-Spezialisten erst Kabel entwickeln, die das aushalten können. Auch für den Stromtransport zu den Magneten schufen sie Kabel aus neuen Materialien, in diesem Fall Magnesiumdiborid, einem selbst bei hohen Temperaturen supraleitenden Material. Damit kann der Energieverbrauch für den Betrieb der Magneten gedrosselt werden. „Das ist auch für die Industrie interessant“, sagt Brüning.

Viele Cern-Erfindungen sind heute Allgemeingut, als Komponenten in Handys, bei diagnostischen Prozessen wie der Computertomografie, in der Halbleiterproduktion und bei der Tumorbehandlung. Und natürlich „die Mutter aller Erfindungen“: das am Cern entwickelte World Wide Web, das Internet. Als staatlich finanzierte Organisation stellt das Cern der Gesellschaft Entwicklungen ohne Patent zur Verfügung.

Die neuen Tunnel in 100 Metern Tiefe können nur gebohrt werden, wenn der Beschleuniger stillsteht. Die Vibrationen der Bohrmaschinen würden die sensiblen Instrumente stören. Deshalb beginnen die Bauarbeiten jetzt schon mal an der Erdoberfläche, denn der Beschleuniger wird im Dezember für eine zweijährige Routine-Wartung abgeschaltet.

2021 startet er noch mal im „alten“ Modus. Ab 2025 sollen alle neuen Kabel, Magneten und Messinstrumente installiert sein, damit der Super-Beschleuniger dann an den Start gehen kann. (dpa)

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