Das LHC

Ein einzigartiges Werkzeug Wofür brauchen wir das LHC? LHC Funktionsweise Technische Herausforderungen

Wofür brauchen wir das LHC?

Weil unserderzeitiges Verständnis des Universums unvollständig ist.

Die Theorien und entdeckungen von tausenden von Physikern wärend des letzten Jahrhunderts haben ein haben eine bemerkenswerte Bild der grundlegenden Strukturen der Sache hervorgebrach, welches als das Standardmodell der Partikel und Kräfte genannt wird. Das Standardmodell ist jetzt eine gutgeprüfte Physiktheorie, verwendet, um eine beträchtliche Vielzahl von Phänomenen zu erklären und genau vorauszusagen. Hochpräzise Experimente haben wiederholt subtile vorausgesagte Effekte überprüft. Dennoch wissen Physiker, daß es nicht das Ende der Geschichte sein kann, da es viele ungelöste Fragen gibt.

Darunter, warum Elementarteilchen, Masse haben und warum sie unterschiedlich sind, ist ist am verwirrensten. Es ist bemerkenswert, daß solch ein vertrautes Konzept so kaum erforscht ist! Die Antwort könnte innerhalb des Standardmodells liegen, in einer Idee, die die Higgs Einheit genannt wird. Laut ihr, ist der ganze Weltraum mit einem "Higgsfeld" gefüllt und indem man auf dieses einwirkt, erwerben Partikel ihre Massen. Partikel, die stark auf das Higgsfeld einwirken, sind schwer, während die, weniger darauf einwirken leichter sind. Mit dem Higgsfeld ist mindestens einen neues Partikel verbunden, das Higgs-Boson. Wenn es ein solches Partikel gibt, wird das LHC es nachweisbar machen können.

Ein anderes Puzzlespiel betrifft das Bestehen von vier unterschiedlichen Kräften. Als das Universum jung und viel heißer als heute war, benehmen sich diese Kräfte möglicherweise wie eine. Die Partikelphysiker hoffen, einen allgemeinen theoretischen Rahmen zu finden, um dies zu prüfen und haben dabei bereits etwas Erfolg gehabt. Zwei Kräfte, die elektromagnetische Kraft und die schwache Wechselwirkung wurden in eine einzelne Theorie in den siebziger Jahren "vereinheitlicht". Diese Theorie wurde experimentell in einem, mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Experiment, am CERN einige Jahre später überprüft. Die schwächsten und stärksten Kräfte, jedoch, die Schwerkraft und die starke Kraft, bleiben auseinander. Eine sehr populäre Idee, die durch die Vereinheitlichung der Kräfte vorgeschlagen wird, wird supersymmetry oder kurz SUSY genannt. SUSY sagt voraus, daß für jeden bekannten Partikel es einen "supersymmetrischen" Partner gibt. Wenn SUSY richtig ist, dann sollten supersymmetrische Partikel am LHC gefunden werden.

Antimaterie wirft ein anderes Rätsel auf, das LHC will uns auch helfen, das Rätsel der Antimaterie zu lösen. Ein Gedanke war, daß Antimaterie eine vollkommene "Reflexion" der Materie war - so das Sie, wenn Sie Materie mit Antimaterie ersetzten und das Resultat in einem Spiegel betrachteten, Sie keinen Unterschied merken würden. Wir wissen jetzt, daß die Reflexion unvollständig ist, und diese könnte zu einer Materie-Antimaterie Ungleichheit geführt haben. Das LHC ist ein sehr guter "Antimateriespiegel" und erlaubt uns, das Standardmodell durch einen der erschöpfensten Tests zu ersetzen, den es bisher gab.

Diese sind nur einige der Fragen die das LHC beantworten soll, aber die Geschichte hat gezeigt, daß die größten Fortschritte in der Wissenschaft häufig unerwartet kommen. Obgleich wir gute Ideen haben was wir am LHC finden wollen, könnte die Natur immer noch Überraschungen in der Hinterhand haben.

Eine Sache ist sicher, das LHC wird unsere Ansicht des Universums verändern.