Tag-Archiv für 'CERN’ed'

CERN’ed: Nachwort

CERN Control Center zum Start von LHC
CERN Control Center zum Start des LHC. via CERN

Es ist nun knapp zwei Wochen her, seit der LHC offiziell angeschaltet und wieder abgeschaltet wurde. Die Welt steht noch, das physikBlog sowieso und neue Katzenbabies werden geboren. Zeit, noch einmal zurückzublicken. In die Zeiten damals, als es noch keinen LHC gab. Die PräTeV-Ära1 sozusagen.

Natürlich war das kein Druck auf den roten Knopf, der den LHC startete. Wenn überhaupt ein virtueller roter Knopf, aber eigentlich gibt es keinen konkreten Start. Der LHC schubste auch schon zwei Wochen vorher Teilchen umher – nur eben nicht ganz rum. Und neue Erkenntnisse wird man auch nicht sofort gewinnen, noch gibt es keine Kollisionen (die ersten werden Ende des Jahres irgendwann nächstes Jahr erwartet) und allgemein läuft erstmal alles im Schongang. Bis es soweit ist, dass man in unbekannte Bereiche vordringt, wird noch viel Milch und Honig im Land-wo-Milch-und-Honig-fließen geflossen sein.

Gefüllter Hörsaal zum Start des LHC
Gefüllter Hörsaal zum Start des LHC.
via US/LHC-Blog

Dennoch war es ein bombastisches Ereignis, da in der Nähe von Genf. Einem ganzen Haufen kluger Köpfe fiel die monatelange Last, alles fertig zu bringen, an diesem Tag von den Schultern. Und alle, die nichts auf den Schultern hatten, aber trotzdem mit feiern wollten, konnten sich in diverse Hörsälen real gemeinschaftlich oder daheim beim Webcast virtuell gemeinschaftlich mit freuen.

Dummerweise ist der große Teilchenspaß schon kurz danach wieder vorbei gewesen. Es gab ein Problem in der Elektrik, ein Kabel zwischen zwei Magneten ist aufgrund der hohen Ströme durchgeschmort. Zunächst dachte man noch, man würde das Problem binnen einer Woche in den Griff bekommen. Ein erneuter Versuch am Freitag letzter Woche zeigte aber, dass mehr Arbeit investiert werden müsste. Also bleibt der LHC jetzt erstmal für zwei Monate abgeschaltet.

Zwei Monate? Wegen eines durchgeschmorten Kabels? Naja, es scheint ziemlich viel des Kühlmittels Helium entwichen zu sein, so dass ein Abschnitt jetzt erstmal für Reparaturarbeiten erwärmt werden muss. Und danach muss wieder abgekühlt werden. Dass der ganze Nicht-Spaß so lange dauert kann man sich leicht vorstellen, wenn man daran denkt, wie man mal schnell das Bier kalt stellen will. Nur dass man jetzt nicht auf angenehme Trinktemperatur will, sondern auf 1,9 K2, das braucht eben seine Zeit.

Wir werden euch jedenfalls auf dem Laufenden halten, was da im CERN so vor sich geht.

Nachtrag: Direkt, nachdem ich den Artikel hier rausgehauen habe, musste ich auf heise lesen, dass der LHC noch mindestens bis zum Frühjahr 2009 abgeschaltet bleibt (→ heise-Artikel). Die Reparaturen scheinen noch aufwendiger zu sein, als man dachte. Aber gut Ding will Weile haben, also bleiben wir geduldig.

Und wer nach unserer CERN’ed-Reihe wahlweise immer noch nicht weiß, wie der LHC funktioniert oder nicht genug LHC-Stuff bekommt, der kann sich nach dem Klick noch ein wirklich gutes Erklärungsvideo anschauen. ‘CERN’ed: Nachwort’ weiterlesen

  1. Zusammengesetzt aus TeV, der Energiebereich, in dem der LHC hinterher arbeiten wird. Und ja, ich weiß, es gab auch schon vorher einen Beschleuniger, der Protonen mit einer Energie von 1 TeV kollidieren lässt. []
  2. also -271,3 °C []

CERN’ed: Das war’s dann …

… mit dieser Artikelserie.
Am Mittwoch um 9:30 Uhr startet der größte Teilchenbeschleuniger des Universums (wahrscheinlich, zumindest). In unserer Reihe CERN’ed haben wir euch in den letzten Tagen täglich einen Beitrag zum Thema präsentiert.
Wir hoffen, es hat euch gefallen und wenigstens annähernd soviel Spaß gemacht wie uns.

André und ich möchten uns an dieser Stelle auch bei unseren neuen Autoren Basti, hape und Chris bedanken, die wir zum ersten Mal richtig eingespannt haben. Jungs: Danke.

Eigentlich wollten wir ja morgen einen Livestream mit Schampusöffnen zum LHC-Start machen. Aber dieses Studium, ne? Wir müssen experimentieren.

So müsst ihr leider mit dem offiziellen Webcast des CERNs vorliebe nehmen. Ab 9:00 Uhr geht’s los. Oder ihr findet euch bei einer der Startup-Activities ein.
Und wenn alles klappt, dann lesen wir uns schon bald wieder. Vielleicht allerdings in einem anderen Universum.

Unter dem Tag “CERN’ed” veröffentlichte Beiträge nach dem Teilchenkick… ‘CERN’ed: Das war’s dann …’ weiterlesen

CERN’ed: Von Schwarzen Löchern, seltsamen Dingen und Menschen

Amen.
Manchmal ist Physik ja so etwas wie eine Religion. Massenweise Leute, die sich einem Kollektiv anschließen und gemeinsame Sache machen. Aber wie in jeder guten Religion, gibt’s auch hier Vollidioten. Einige Vollidioten.
Aber fangen wir vorne an1


Kann leben, dank CERN. (flickr-Bild.)

Geräte und Institutionen, deren Fetzigkeit nur durch ihre Unverstehbarkeit übertroffen wird, bergen viel Potenzial für fiktionale Ausschmückung. Das CERN ist da ganz vorne dabei – direkt hinter der NASA in der 70er-Jahre-Version. Der ein oder andere Leser hat sicherlich schon einmal von einem Nischenbuchautor namens “Dan Brown” gehört. Dieser aufstrebende Autor schrieb einst ein Buch namens Illuminati. Darin ging’s um ganz viel Hokuspokus. Ausgangssituation des Buchs war ein toter Wissenschaflter im CERN, der gerade mit Antimaterie den Urknall (sic!) erforscht hat. Außerdem probierte er, und das ist auch eines der Leitmotive dieser Novelle, Wissenschaft und Religion in Einklang zu bringen. Wissenschaft und Religion? Wie bezeichnend.
Ein (wirklich) etwas unbekannteres Buch mit vielsagendem Titel “42″ von Thomas Lehr beschreibt den Moment, in dem durch das CERN die Zeit angehalten wird. Weltweit.
Douglas Prestons “Credo” spielt zwar nicht am CERN, sondern an einem fiktionalen Teilchenbeschleuniger in Amerika. Dort findet man mitten im Punkt der Strahlkollision Gott. Ja, Gott. Der Gott von Religion und so.


Auch Ziegen können morgen noch kräftig meckern. Dank CERN. (Bild von flickr.)

Aber, hey, Science-Fiction. Da darf man das. Da kann einem das entweder gefallen, oder auch nicht.

Doch tatsächlich gibt es Menschen, die leben ihre Fiktionswahrnehmung in unserer2 Realität aus.
Selbsternannte CERN “Kritiker” haben Angst vor dieser großen, großen Maschine. Und dem Kleinen, Kleinen, was da passieren kann. Gut, kann man haben – nicht jeder muss von Teilchenkollisionen so euphorisiert sein wie wir. Aber da komme ich später zu.

Denn was nur leider so gut wie sämtliche “Kritiker”3 sich selbst ins (ir)relevante Abseits spielen lässt, das ist ihre Argumentation. Und ihre Argumentationsstruktur.
Ihr kennt das doch: Form und Inhalt korrelieren, hängen zusammen.
Da ist zum Beispiel der momentan4 auf der Startseite von Anlaufstelle lhc-concern.info5 (etwas weiter unten) prangende Text. Im ersten Moment wird man davon verwirrt, dass das Fett-zu-normal-Verhältnis ungefähr bei 1:1 liegt. Aber daran kann man sich ja gewöhnen. Es geht mir um die Sprache. Tiefe Temperaturen werden als etwas dargestellt, was schlimm ist. Was unnatürlich ist. Ebenso mit Stahlplatten, die von Teilchen durchschlagen werden.
Ich könnte so weiter machen, und wie in einer Deutschstunde in der Schule, Stück für Stück den Text zerpflücken.


Süßer Hund. Dank CERN. (flickr-Bild.)

Es wird eine Atomsphäre im Text aufgebaut, die abseits aller technischen und physikalischen, potenziellen Gefahren das Niveau auf die emotionale Ebene hebt. Eine Grundstimmung im Leser wird erzeugt. Fast schon, und jetzt möchte ich endlich den Bogen kriegen, wie eine Religion6. Statt rationale Argumente für sich sprechen zu lassen, wird die Form zum Inhalt7.

Das kann man entweder schlimm finden, oder man akzeptiert es einfach und kann ab dann köstlich darüber lachen.

Jetzt aber zu den wirklichen Argumenten der Kritiker.
Denen war ihre Sache schließlich so wichtig, dass sie Klagen an Gerichtshöfen eingereicht haben. Gut, die sind gescheitert. Aber auch nur, weil Kennedy von der Mondlandung ermordet wurde: Die Länder der Gerichtshöfe haben nämlich alle das CERN mitfinanziert – und wollen natürlich, dass das Ding an den Start geht. Und dass es die Welt zerstört. Ach, Moment. Nee, das natürlich nicht.

Die Kritiker befürchten, durch den LHC werden eine ganze Menge böse Sachen entstehen.


Erster in einer Reihe LHC-Comics von PHD Comics.

Mikro Schwarze Löcher. Oder Mini Schwarze Löcher. Je nach Skala. Das sind Raumzeitsingularitäten, die bei Teilchenkollisionen entstehen sollen. Und Singularitäten, das ist auch schon alles, was sie mit den Schwarzen Löchern gemeinsam hätten. Denn sie wären winzig klein und nur für den Bruchteil einer Sekunde existent. Konjunktiv? Ja! Denn die Enstehung Mikro Schwarzer Löcher ist keineswegs sicher. Erst unter Annahmen außerhalb des Standardmodells besteht überhaupt die Möglichkeit, dass sie entstehen. Das sind übrigens ähnliche Annahmen, die auch die Hawking-Strahlung voraussagen – jene Strahlung, die die Schwarzen Löcher sofort wieder verschwinden lassen würde.
Noch mehr Argumente dagegen? In der Erdatmosphäre, ach was, im ganzen Universum treffen ein paar mehr Teilchen aufeinander, als es im LHC tun. Mit größeren Energien, als im LHC. Häufiger, als im LHC. Mikro Schwarze Löcher? Klar, gestern noch gesehen, als ich meine Katze aus der Mirkowelle geholt habe. (Oder anders: Gäbe es solche Mikro Schwarze Löcher im Universum, hätten sie es längst verschlungen, es gäbe kein Universum mehr, ich könnte diese Zeilen nicht mehr tippen. FAIL.)

Strangelets. Könnten entstehen und alle Materie auffressen. Wie das Krümelmonster. Aber seit 2002 gibt es bereits ein Experiment (der Relativistic Heavy Ion Collider), das viel bessere Bedinungen für das Entstehen von Strangelets bereit hält – beim LHC wären sie ja schließlich bloß Nebenprodukt. Aber Moment, die Erde gibt’s noch. Seltsam, ne?

Es gibt noch mehr Bedrohnungen. Böse kosmische Strahlung, Vakuumsblasen, magnetische Monopole. Aber dazu haben sich schon viele, viele andere Leute viel neutraler geäußert, als ich es könnte.
Das CERN hat diverse Sicherheitskomissionen einberufen, Berichte veröffentlicht, Webseiten online gestellt. Selbst der Bundestag kommt zum Urteil8:

Insgesamt ist die Gefährdung, die vom LHC ausgeht, daher zumindest als sehr gering einzuschätzen.

Nur ob durch das LHC eine Riesenperserkatze entstehen wird und die ganze Welt auffressen wird, das kann ich nicht 100%ig ausschließen. Aber in ein paar Stunden wissen wir mehr.
Katzenallergie, anyone?

  1. Wer keine Lust auf meine pseudophilosophischen Ausführungen hat, kann getrost die ersten vier Abschnitte überspringen. Ich bin nicht böse. Nicht. []
  2. ja, auch meiner! []
  3. Von hier an werde ich die Anführungszeichen weg lassen, sie sind aber da! Ganz bestimmt! []
  4. Screenshot. []
  5. Dieses Wortspiel finde ich übrigens tatsächlich gut! []
  6. Nur als Disclaimer: Ich habe ganz und gar nichts gegen Religion. Erst recht nicht, wenn es sich um die großen Religionen handelt. Bei irgendwelchen Sekten sieht das allerdings schon etwas anders aus… []
  7. Was jetzt nicht für zur Religion gehört, sondern losgelöst zu verstehen ist. []
  8. Link zur Google-HTML-Version des PDFs. []

CERN’ed: Liebe SUSY…

düd düd düd… Was ist das? Der Wecker? Moment! Das Letzte woran du dich erinnerst, ist, dass du gestern mit ein paar anderen Universen ein-zwei schwarze Löcher heben warst. Und die waren gut! Aber danach?

Dunkel. Dunkler. Dunkle Materie. Pure, Dunkelste Materie.

Und damit wären wir auch schon beim Thema: Was ist jetzt diese Dunkle Materie?

Das Schöne daran ist ja, ich bin damit nicht alleine. Nein, damit will ich nicht sagen, dass mit dem zunehmenden Flatrate-Saufen von Schwarzen Löchern die Zahl der Dunklen Materie-Erlebnisse exponentiell zugenommen hat. Ich spreche von der Dunklen Materie.

Bei Dunkler Materie handelt es sich um ein Phänomen, auf dass man1 mit dem zunehmenden Interesse am Weltraum Anfang des 20. Jahrhunderts gestoßen ist. Man hat dabei bemerkt, dass sich Galaxien zu einem größeren Haufen zusammen finden. An sich nichts besonderes, wenn man daran denkt, dass sich Gegenstände durch die Gravitationskraft anziehen — also auch Galaxien. Nur Leider zu einfach, denn diese Galaxien sind einfach viel zu leicht dafür. Es fehlt also etwas, was sehr schwer ist, aber nicht sichtbar. Im Weltall ist es dunkel, schwer ist generell Materie. Tadaa, die Dunkle Materie war erfunden.

Nun, was soll diese Dunkle Materie sein. Hier im physikBlog ist ja schon das ein oder andere mal auf die unterschiedlichen Arten von Teilchen eingegangen worden. Im sogenannten Standardmodell sind all diese Teilchen zu einer Theorie zusammengefasst. Mit dieser lassen sich alle Phänomene erklären, die man so auf der Erde, dem Universum und dem ganzen Rest kennt.
Sie beschreibt zum Einen, warum der Apfel vom Baum auf deinen Kopf, auf die Erde, und von dort aus nicht weiter fällt. Zum anderen auch, wieso der Apfel der Apfel ist2 als auch, wieso man sich im Fernsehen angucken kann, wie putzigen Katzen ein Apfel auf den Kopf fällt.

Nur eben diese Dunkle Materie erklärt das Standardmodell nicht, und auch nicht mein Dunkel vom letzten Abend. Es kann zwar mittels Neutrinos3 erklärt werden, wieso es sich mit den elektrischen Eigenschaften der Dunklen Materie so verhält, wie es sich nun mal verhält — nur viel zu leicht wäre die Materie dann. Nun hoffen wir beide4, dass uns da irgendwie geholfen werden kann. Und die Lösung nennt sich SUSY.


Normale und s-Teilchen zusammengefasst (klicken macht groß!) [Quelle: http://zms.desy.de]

SUSY ist eine Abkürzung für Supersymmetrie und steht für eine Erweiterung des Standardmodells. Eben um unter anderem zu erklären, woraus Dunkle Materie besteht. Dazu werden die bisherigen Teilchen des Standardmodells um die gleiche Anzahl erweitert; man könnte sagen, jedes Elementarteilchen bekommt einen Zwilling. Daher kommt die Symmetrie im Namen. Die Teilchen sind natürlich keine eineiigen Zwillinge – die wären ja genau gleich – nein, sie haben ein paar andere grundlegende Eigenschaften5. Und damit Mama und Papa die beiden auch auseinander halten können, haben sie einfach vor fast jedes supersymmetrische neue Teilchen ein “s” gesetzt.

Schön und gut sagt ihr – hat man ja jetzt alles erklärt. Nur doof, dass man damit Alles Vieles viel6 viel komplizierter Macht. Es gibt halt einfach viel mehr Teilchen, die man jetzt messen, bestimmen und erstmal finden muss.

Nur wo suchen – denn bisher hat sie noch niemand je gesehen, geschweige denn festgehalten und mal genauer untersucht. Denn dafür werden wiedermal Energien der Größenordnung 100 Giga7 eV. Und sowas großes schafft man eben nur mit dem LHC.

Jetzt kann man sich streiten, ob es nun gut oder schlecht ist, sollte man eines dieser s-Teilchen finden. Findet man das Higgsino, weiß ich leider nicht, ob Herr Higgs dann zwei Nobelpreise, eine Tasse Kaffee oder die Weltherrschaft überreicht bekommt. Aber bis dahin ist ja noch ein bisschen Zeit. Für mich persönlich ist natürlich viel wichtiger,

Liebe SUSANNE, bitte melde dich.

  1. Fritz Zwicky, ein amerikanisch-schweizer CERN-Angestellter Physiker []
  2. recht philosophisch, aber ich meine im wesentlichen Starke und Schwache Wechselwirkung []
  3. Diese kleinen Teilchen, die zwar da sind, die man aber kaum messen kann. Oder nur mit sehr großem Aufwand. []
  4. ich und die Welt []
  5. wie z.B. einen um 1/2 reduzierten Spin, eine höhere Masse, die gleiche Ladung. []
  6. ein paar Sachen macht sie natürlich auch einfacher, mal abgesehen davon, dass Symmetrien die Theoretiker freut []
  7. die Anzahl der Möglichkeiten, 9 Katzen zwischen 10 verschiedenfarbigen Mäusen auswählen zu lassen []

CERN’ed: Higgs, der Mann, der Mythos.

Wenn es einen Menschen gibt, der selbstbewusst mit den Händen im Schoß auf den Anruf aus Stockholm warten kann, während andere sich den Kopf darüber zerbrechen, wie sie mal berühmt, reich oder beides werden, dann ist das Peter Higgs. Das ist nämlich der Name, der, meist ohne das “Peter” und dafür mit “-Boson”, regelmäßig fällt, wenn es um das LHC geht. Denn auch wenn es am nächste Woche startenden Beschleunigerring noch andere schöne Experimente gibt, so ist doch die Entdeckung des nach dem britischen Physiker benannten Higgs-Boson das zentrale und wahrscheinlich auch am öftesten genannte Thema und Ziel des LHC und wäre, falls sie wirklich eintrifft, wahrscheinlich die Entdeckung des Jahrzehnts, um mal eher tief zu stapeln.

Peter Higgs:

  • geboren: 29.05.1929
  • Studium: King’s College of London
  • 1954-1960: Aufenthalte an der Universität Edinburgh, am Imperial College London sowie am University College London.
  • 1960-1980: Lehrbeauftragter an der Universität Edinburgh, ab 1980 Professor
  • seit 1996: emeritiert und wartet auf den Nobelpreis.

Dabei handelt es sich allerdings weniger um eine Entdeckung als viel mehr um eine Bestätigung einer Theorie, die Higgs und einige andere Wissenschaftler1 vor über 40 Jahren formulierten. Zu dieser Zeit herrschte in der Elementarteilchenphysik eine gewisse Goldgräberstimmung, wenige Jahre zuvor waren u.a. mit dem CERN, dem Fermilab und dem Deutschen Elektronensynchrotron (DESY) in Hamburg die damals größten Teilchenbeschleuniger gestartet worden und in den kommenden Jahren und Jahrzehnten sollten immer wieder neue Teilchen entdeckt und bestätigt werden. Der Ansatz von Higgs 1964 basiert zwar ursprünglich auf einer Theorie aus der Festkörperphysik2, ist aber zentral für das Standardmodell der Teilchenphysik geworden.

Im Standardmodell der Teilchenphysik werden nämlich die Kräfte, also die elektromagnetische, die schwache und die starke Kraft3 wiederum von Teilchen, den sogenannten Eichbosonen, übertragen. Und die sind nach aktueller Theorie allesamt massenlos. Dummerweise hat man aber 1983 am CERN festgestellt, dass die Austauschteilchen der schwachen Kraft ziemlich schwer sind4. Nach dem Higgs-Mechanismus bekommen nun diese Teilchen ihre Masse durch das Higgs-Feld. Das kann man sich so vorstellen, dass die Teilchen zunächst masselos sind, aber dann mit dem Higgs-Feld, das immer eine Feldstärke verschieden von Null hat, wechselwirken. Diese Wechselwirkung ist mit einer Wechselwirkungsenergie verbunden, die den Teilchen schließlich gemäß der Einsteinschen Relativitätstheorie eine Masse verleiht5. Und ebenso wie bei den Kräften geschieht diese Wechselwirkung über ein Teilchen, eben das Higgs-Boson. Dessen Eigenschaften können theoretisch bestimmt werden, und sollte ein entsprechendes Teilchen gefunden werden, so wäre dies der sehnlich erwartete Beleg für die Theorie.
Simulation der Spur eines Higgs-Boson im LHC
Simulation der Spur eines Higgs-Boson im LHC

Und da das Higgs-Boson so grundlegend für das ansonsten hervorragend bestätigte Standardmodell ist, zweifelt auch kaum jemand daran, dass es nicht existiert. Es gibt zwar ein paar alternative Theorien, falls man nichts dergleichen finden sollte6, aber höchstwahrscheinlich liegen sowohl bei Mr. Higgs daheim als auch im CERN schon ein paar Flaschen Schampus im Kühlfach. Schließlich ist das Higgs-Boson seit Leon Ledermanns 1993 erschienenem Buch The God Particle (dt.: das schöpferische Teilchen) zweifelsohne das berühmteste Teilchen und einer der Mitgründe für die hohe Energie, für die der LHC gebaut ist, nachdem das Tevatron in den USA und das LEP, der alte Beschleuniger in Genf, das Higgs-Boson nicht nachweisen konnten. Wenn man also nahe Genf plötzlich mitten im Jahr ein riesiges Feuerwerk sieht, während tausende Menschen in weißen Kitteln laut Heureka rufend über die Straßen laufen, weiß man, dass diese wohl gerade so etwas ähnliches wie auf dem Bild rechts zu sehen bekommen haben.

  1. Robert Brout und François Englert []
  2. das ist “der andere” Bereich hier in Aachen, im Blog bislang sowohl in Artikeln als auch was die Fächer der Autoren angeht ziemlich unterrepräsentiert, aber es kann halt nicht jeder ein gigantomatisches Supererxperiment bauen, über das man ein Dutzend Einträge verfassen kann []
  3. jepp, da fehlt noch was, blöderweise passt nämlich die bekannteste Kraft, die Gravitationskraft nicht in das Modell. Und die ist nicht einfach nur vergessen worden, weil die eh jeder kennt, viel mehr steht bislang der experimentelle Beweis für eine Theorie aus, die konsistent auf allen Größenskalen, also für winzigste Teilchen, kleine Kätzchen bis hin zu ganzen Galaxien, funktioniert. []
  4. ungefähr 80-90 mal so schwer als Protonen []
  5. In einer Animation der Uni Wuppertal etwas anders, dafür aber in bunt erklärt. []
  6. Das sind z.B. Überlegungen, dass das Higgs-Boson nicht alleine, sondern als sogenanntes Multiplett, das dann eine höhere Masse besitzt, vorkommt. Außerdem gibt es noch Theorien zu einem higgs-losen Modell (Link führt zur englischen Wikipedia). []