CERN bestätigt: Blei-Ionen kollidieren

Am Genfer Teilchenbeschleuniger sind erstmalig Teilchenkollisionen von Blei-Ionen gelungen.

Ein Beitrag von Hans J. Kemm. Quelle: CERN. Vertont von Peter Rittinger.

Kurz vor der Winterpause haben die Wissenschaftler im LHC noch einmal das Programm geändert. Im letzten Programmplan ließen sie Protonen erfolgreich durch die 27 km lange Röhre kreisen und kollidieren, der Abschluss erfolgte am 4.11.2010. Grundlage für den Erfolg der Forschung war das Erreichen der Rekordenergie der Kollisionen von 7 Tera-Elektronenvolt (TeV) im März dieses Jahres. Dadurch konnte ein Hauptziel für 2010 verzeichnet werden, dass darin bestand, eine Luminosität von 10³² zu erreichen. Den Forschern gelang dies am 13. Oktober und seither konnte diese sogar verdoppelt werden.
Luminosität ist ein Begriff aus der Beschleuniger-Physik. Mit Hilfe dieser Größe kann die zu erwartende Ereignisrate N eines Experiments in der Hochenergiephysik an einem Ringbeschleuniger mit zwei gegenläufigen Teilchenstrahlen ermittelt werden.

CERN
Aufnahme des ALICE-Experiments der ersten Bleiionenkollision bei einer Energie von 2,76 TeV pro Nukleonenpaar im LHC
(Bild: CERN)

Mit dieser exzellenten Leistung haben sich aber die Wissenschaftler nicht zufriedengegeben, jetzt wollte das Team ein weiteres hochgestecktes Ziel erreichen. Bis zum Beginn der Winterpause Anfang Dezember sollten nun Bleiionen im Alice-Detektor aufeinanderprallen. Und dies ist wahrlich gelungen.

Mit kollidierenden Blei-Atomkernen erzeugten die Physiker subatomare, 10 Billionen Kelvin heiße Mikro-Feuerbälle – mehr als eine Million Mal heißer als im Zentrum der Sonne. Dies ist die höchste Temperatur und größte Dichte, die jemals in einem Experiment erreicht worden ist.

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ALICE-Detektor
(Bild: CERN)

Durch die Kollision von Schwerionen soll ein neuer Materiezustand auftreten, das Quark-Gluon-Plasma. In diesem Zustand befand sich die Materie einige Milliardstelsekunden nach dem Urknall. Die Wissenschaftler wollen herausfinden, wie sich aus dem Quark-Gluon-Plasma die Materie gebildet hat, aus der das Universum heute besteht. Darüber erhoffen sie sich weitere Erkenntnisse über die Eigenschaften der starken Wechselwirkung.

Nach diesen Versuchen wird über den Winter der Teilchenbeschleuniger stillgelegt und gewartet. Im Februar 2011 wollen die Wissenschaftler ihre Arbeit wieder aufnehmen.

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