WEBVTT 00:00.000 --> 00:03.880 Es liegt 100 Meter unter der Erde und hat einen Umfang von 27 00:03.880 --> 00:04.480 Kilometern. 00:04.660 --> 00:07.900 Darin befinden sich 9300 Magnete. 00:08.620 --> 00:12.260 Die Aufgabe, die es hat, ist es, Protonen bei Lichtgeschwindigkeit zu 00:12.260 --> 00:14.260 beschleunigen und kollidieren zu lassen. 00:15.020 --> 00:18.240 Was sich wie eine futuristische Handlung von einem Science-Fiction 00:18.240 --> 00:24.100 -Film anhört, ist in Wirklichkeit der Large Hadron Collider, kurz LHC, 00:24.200 --> 00:25.260 am CERN in Genf. 00:25.960 --> 00:30.600 Bereits in 2008 hatte der LHC seinen ersten Start, scheiterte aber 00:30.600 --> 00:31.600 bereits kurz danach. 00:32.220 --> 00:34.300 Nun steht im März der zweite Start bevor. 00:34.760 --> 00:39.840 Das Ziel des LHC, an dem Wissenschaftler und Forscher aus der aller 00:39.840 --> 00:43.980 Welt beteiligt sind, ist es, das Universum und sein Entstehen besser 00:43.980 --> 00:45.500 zu verstehen und erklären zu können. 00:46.040 --> 00:49.720 Darunter erhoffen sich auch durch die Entdeckung neuer Teilchen 00:49.720 --> 00:52.440 endlich, die schwarze Materie besser zu verstehen. 00:53.080 --> 00:57.080 Ob so ein riesiges Projekt dann auch Gefahren für die Forschung und 00:57.080 --> 01:01.000 die Forscher oder Umwelt mit sich bringt und wie genau der LHC 01:01.000 --> 01:04.800 funktioniert, ließ sich mein Kollege Joshua Bayless von Professor 01:04.800 --> 01:08.780 Margarete Mühlleitner vom Institut für Theoretische Physik erklären. 01:09.360 --> 01:12.920 Also der LHC, das ist der Large Hadron Collider. 01:13.480 --> 01:16.600 Zu deutsch ist das also ein Beschleuniger, ein großer Beschleuniger 01:16.600 --> 01:17.440 für Hadronen. 01:18.080 --> 01:21.640 Und in dem Beschleuniger werden Protonen beschleunigt, auf nahezu 01:21.640 --> 01:24.720 Lichtgeschwindigkeiten, die werden dann zur Kollision gebracht. 01:25.360 --> 01:29.220 Protonen, das sind die Teilchen, aus denen Atomkerne aufgebaut sind. 01:30.000 --> 01:33.440 Und vorstellen muss man sich das dann konkret so, dass also am Zern 01:33.440 --> 01:38.000 bei Genf gibt es einen Tunnel, der liegt etwa 100 Meter unter der Erde 01:38.000 --> 01:41.240 und hat einen Umfang von etwa 27 Kilometern. 01:41.380 --> 01:45.280 Und in dem Tunnel gibt es dann eben so Röhren, in denen eben genau 01:45.280 --> 01:48.840 diese Protonen beschleunigt werden, auf nahezu Lichtgeschwindigkeit. 01:49.360 --> 01:52.300 Und die werden dann an bestimmten Orten zur Kollision gebracht. 01:52.640 --> 01:55.880 Und bei der Kollision werden dann riesige Energien frei aus den 01:55.880 --> 01:57.440 Teilchen erzeugt werden können. 01:57.560 --> 02:01.540 Also ganz gemäß der Formel von Einstein, wonach eben Energie und 02:01.540 --> 02:04.340 Materie umgewandelt werden kann und wieder zurück. 02:04.560 --> 02:08.240 Und aus den Teilchen, die wir dann, die dort entstehen, die werden 02:08.240 --> 02:11.100 dann untersucht mit riesigen Mikroskopen. 02:11.320 --> 02:13.980 Die nennen wir aber nicht Mikroskope, sondern Detektoren. 02:14.260 --> 02:17.300 Und aus der Untersuchung der Teilchen können wir dann unsere Theorien 02:17.300 --> 02:18.160 besser verstehen. 02:18.940 --> 02:22.280 Also konkret kann man sich das so vorstellen, wir Theoretiker, also so 02:22.280 --> 02:26.320 Leute wie ich, wir entwickeln Theorien, die es uns erlauben, das 02:26.320 --> 02:30.540 Universum, seine Entstehung zu verstehen und woraus es aufgebaut ist. 02:30.680 --> 02:33.800 Diese Theorien müssen natürlich im Experiment überprüft werden. 02:33.960 --> 02:38.020 Und wir geben dann den Experimentalphysikern Hinweise, wonach sie 02:38.020 --> 02:39.900 suchen müssen und wo sie suchen müssen. 02:40.240 --> 02:43.940 Und die Experimentalphysiker wiederum sagen uns dann, ob sowas 02:43.940 --> 02:45.460 überhaupt möglich ist oder nicht. 02:45.640 --> 02:48.640 Und so ist das also ein sehr enges Zusammenspiel zwischen uns. 02:49.200 --> 02:53.240 Und die Beschleunigeranlage, also der LHC, der wird vom Zernen 02:53.240 --> 02:57.440 unterhalten, aber der große Beitrag zur Forschung und auch zur 02:57.440 --> 03:00.400 Entwicklung, der kommt durchaus von den Instituten und den 03:00.400 --> 03:01.220 Universitäten. 03:01.760 --> 03:06.320 Und so ist also auch das KIT ganz maßgeblich an dem Detektor CMS 03:06.320 --> 03:07.160 mitbeteiligt. 03:07.320 --> 03:09.780 Der Neustart der LHC in Genf steht kurz bevor. 03:10.100 --> 03:11.420 Was können wir da erwarten? 03:11.500 --> 03:15.560 Also jetzt bei dem neuen Run vom LHC, da haben wir eine nahezu 03:15.560 --> 03:19.480 verdoppelte Schwerpunktenenergie und wir werden auch ungefähr die 03:19.480 --> 03:21.540 zehnfache Datenmenge produzieren. 03:22.200 --> 03:25.540 Und das ermöglicht uns also zum einen durch die höhere Energie können 03:25.540 --> 03:30.140 wir schwerere Teilchen produzieren und zum anderen dadurch, dass wir 03:30.140 --> 03:34.560 mehr Daten haben, können wir auch seltenere Prozesse untersuchen bzw. 03:34.980 --> 03:38.480 die Prozesse, die wir bereits untersucht haben, mit höherer Präzision 03:38.480 --> 03:39.220 untersuchen. 03:39.520 --> 03:42.740 Und das ermöglicht uns dann einerseits eben das Higgs-Teilchen, das 03:42.740 --> 03:44.500 wir entdeckt haben, besser zu verstehen. 03:45.020 --> 03:48.820 Andererseits können wir nach neuen Teilchen suchen, die vorhergesagt 03:48.820 --> 03:51.460 werden von Theorien jenseits des Standardmodells. 03:51.880 --> 03:54.740 Und wir können eben auch ganz seltene Prozesse vermessen. 03:55.240 --> 03:59.400 Und all das ermöglicht uns dann unsere Modelle besser zu verstehen und 03:59.400 --> 04:03.380 letztlich die Natur besser zu verstehen und auch Hinweise darauf zu 04:03.380 --> 04:06.580 bekommen, um was es sich denn bei der dunklen Materie zum Beispiel 04:06.580 --> 04:07.000 handelt. 04:07.620 --> 04:10.580 Wissenschaftler hoffen sich unter anderem durch die LHC neue Teilchen 04:10.580 --> 04:13.260 zu entdecken, die ihnen die dunkle Materie erklären kann. 04:13.760 --> 04:16.720 Was kann sich der Laie darunter vorstellen und welche Rolle spielt sie 04:16.720 --> 04:18.640 bei der Erklärung des Entstehens des Universums? 04:18.840 --> 04:22.300 Die dunkle Materie, wie das schon der Name sagt, das ist eine Materie, 04:22.380 --> 04:24.240 die wir so direkt nicht sehen können. 04:24.820 --> 04:26.480 Wir wissen aber, dass sie da ist. 04:26.560 --> 04:29.700 Das sieht man zum Beispiel aus der Rotationsgeschwindigkeit von 04:29.700 --> 04:30.940 Sternen in Galaxien. 04:31.300 --> 04:35.000 Da kann man daraus schließen, dass man das nur erklären kann, wenn es 04:35.000 --> 04:36.040 dunkle Materie gibt. 04:36.460 --> 04:39.560 Oder auch kosmologische Beobachtungen geben Hinweise darauf. 04:40.080 --> 04:42.740 Und die dunkle Materie ist überhaupt auch gar nicht selten, sondern 04:42.740 --> 04:46.320 sie macht nahezu ein Viertel der Energiedichte des Universums aus. 04:46.640 --> 04:47.660 Es ist also sehr wichtig. 04:47.900 --> 04:51.380 Und insbesondere spielt sie eine große Rolle bei der Strukturbildung 04:51.380 --> 04:52.440 des Universums. 04:53.000 --> 04:56.480 Das heißt, wir wissen heute, dass im Universum zunächst die kleinen 04:56.480 --> 04:59.720 Strukturen gebildet wurden und dann sich die größeren Strukturen 04:59.720 --> 05:00.640 entwickelt haben. 05:01.300 --> 05:04.440 So etwas können wir nur erklären, wenn wir annehmen, dass die dunkle 05:04.440 --> 05:09.280 Materie aus massiven Teilchen besteht, die nur sehr schwach 05:09.280 --> 05:10.520 miteinander wechselwirken. 05:10.620 --> 05:12.640 So etwas nennen wir kalte, dunkle Materie. 05:13.080 --> 05:14.960 Und nach solchen Teilchen suchen wir dann. 05:15.560 --> 05:19.060 Dazu muss man wissen, dass im Standardmodell der Teilchenphysik solche 05:19.060 --> 05:20.360 Teilchen nicht vorkommen. 05:20.760 --> 05:24.640 Das heißt, die Existenz der dunklen Materie ist ein starker Hinweis 05:24.640 --> 05:28.500 darauf, dass es Physik jenseits des Standardmodells geben muss. 05:29.280 --> 05:32.560 Und solche Weakly Interacting Massive Particles, wie wir sie nennen, 05:33.160 --> 05:36.680 die werden zum Beispiel von supersymmetrischen Theorien vorhergesagt. 05:37.020 --> 05:41.020 Und das Ziel ist natürlich, diese Teilchen zu produzieren und zu 05:41.020 --> 05:42.300 vermessen und zu verstehen. 05:42.840 --> 05:46.660 Die LHC hatte in 2008 bereits ihren ersten Start, scheiterte aber 05:46.660 --> 05:49.320 bereits kurz danach aufgrund eines Versagens einer Komponente. 05:49.320 --> 05:52.220 Gibt es für den zweiten Versuch Änderungen, die sowas verhindern 05:52.220 --> 05:52.480 helfen? 05:53.800 --> 05:55.080 Ja, zum Glück. 05:55.620 --> 05:59.580 Also was damals passiert ist, oder was das Problem war, das war, dass 05:59.580 --> 06:02.700 die Verbindung zwischen supraleitenden Magneten, die war nicht 06:02.700 --> 06:04.860 hinreichend geschützt gegen Überströme. 06:05.540 --> 06:08.820 Solche Überströme können entstehen, wenn die Supraleitung der Magnete 06:08.820 --> 06:09.660 zusammenbricht. 06:10.160 --> 06:13.400 Dadurch kam es dann zu einer Perforierung der Heliumkühlung und das 06:13.400 --> 06:15.800 hatte dann zur Folge, dass Magnete zerstört wurden. 06:16.340 --> 06:19.640 Und was man jetzt gemacht hat, ist, man hat zusätzliche Stromleitung 06:19.640 --> 06:23.780 gelegt, man hat die Ventile verbessert, man hat natürlich die Magnete 06:23.780 --> 06:26.980 ausgewechselt und man hat auch zahlreiche Tests durchgeführt, um 06:26.980 --> 06:28.920 wirklich auf der sicheren Seite zu sein. 06:30.100 --> 06:33.180 Geht von der LHC eine mögliche Gefährdung für die Beteiligten Vorschau 06:33.180 --> 06:33.960 oder die Umwelt aus? 06:34.640 --> 06:37.280 Nein, das kann man ganz deutlich mit Nein beantworten. 06:37.500 --> 06:41.460 Also was natürlich ist, im Beschleuniger oder am Experiment entsteht 06:41.460 --> 06:43.980 Strahlung, die gefährlich ist für uns Menschen. 06:43.980 --> 06:47.220 Aber deswegen hat man auch keinen Zugang zu diesem Bereich, wenn der 06:47.220 --> 06:48.540 LHC in Betrieb ist. 06:48.960 --> 06:51.660 Und diese Strahlung wird auch ins Gestein abgeleitet. 06:51.820 --> 06:55.460 Und auch bei den Kollisionen selbst kann es keine katastrophalen 06:55.460 --> 06:58.860 Ereignisse geben und das wissen wir ganz einfach aus dem Studium der 06:58.860 --> 06:59.600 Höhenstrahlung. 07:00.080 --> 07:03.480 Die Höhenstrahlung, die trifft jeden Tag und ständig auf die Erde ein 07:03.480 --> 07:07.860 und dort sind sehr viel höhere Energien zugange und da ist noch nie 07:07.860 --> 07:08.680 irgendwas passiert. 07:09.100 --> 07:11.400 Das einzige, was vielleicht passieren könnte, ist die 07:11.400 --> 07:13.860 Arbeitsüberlastung von den beteiligten Forschern. 07:14.800 --> 07:18.480 Das war mein Kollege Joshua Bayless im Gespräch mit Margarete 07:18.480 --> 07:21.260 Mühleitner über den Teilchenbeschleuniger am CERN in Genf.