Der Teilchenbeschleuniger LHC (kurz für «Large Hadron Collider») am Cern in Genf startet Ende März in die nächste Runde. Im 27 Kilometer langen Ringtunnel tief unter der Erde werden also bald wieder Experimente stattfinden – und zwar bei doppelt so viel Energie wie zuvor, so dass auch schwerere Teilchen erzeugt werden können – dank Verbesserungen an den Magneten der Maschine. «Damit steigt die Chance, neue Elementarteilchen aufzuspüren», sagt Rolf-Dieter Heuer, Generaldirektor des Cern.
Was kommt nach dem Higgs?
Bereits im Jahr 2012 hatten die Forscher am Cern das Higgs-Teilchen entdeckt. Es erklärt, wie die Bausteine der Materie zu ihrer Masse kommen. Damit ist das Standardmodell der Teilchenphysik nun komplett. Das Modell beschreibt alle fundamentalen Bestandteile der Materie und die Kräfte, die zwischen ihnen wirken (mit Ausnahme der Schwerkraft).
Die Entdeckung des Higgs-Teilchen war ein grosser Erfolg fürs Cern. «Trotzdem gibt es noch viel zu tun», sagt die italienische Physikerin Fabiola Gianotti, die Heuer Anfang 2016 an der Spitze des Cern ablösen wird. Eine wichtige Frage sei zum Beispiel die nach der Dunklen Materie, so Gianotti.
Die Dunkle Materie ist eines der grossen Geheimnisse des Universums. Sie leuchtet nicht, sie strahlt nicht und sie reflektiert kein Licht – und trotzdem wissen wir, dass es sie gibt. Denn sie zieht mit ihrer gewaltigen Schwerkraft an den Himmelskörpern. So verändert sie zum Beispiel die Bewegung von Galaxien.
Woraus aber besteht diese Materie, aus welcher Art von Elementarteilchen? Das wollen die Forscher am Cern nun herausfinden. Wichtigster Kandidat ist das «Neutralino»: ein Teilchen, das von der Lieblingstheorie vieler Forscherinnen und Forscher am Cern vorhergesagt wird, von der so genannten Supersymmetrie.
Diese Supersymmetrie geht über das Standardmodell hinaus. Sie sagt eine Vielzahl neuer Teilchen voraus, darunter auch das Neutralino. Dessen Eigenschaften passen gut zu denen der Dunklen Materie. Ausserdem liegt es von seiner Energie her möglicherweise in Reichweite des neu aufgemöbelten LHC. «Mit dem LHC könnten wir die Teilchen der dunklen Materie vielleicht aufspüren», sagt Gianotti. «Das ist eine der faszinierendsten Chancen der nächsten Jahre am Cern.»
Optimistisch in die Zukunft
Ausserdem wollen die Cernianer das Higgs-Teilchen genauer untersuchen, so Heuer. «Wir wollen wissen: Ist es das einzige Higgs-Teilchen, oder hat es Brüder und Schwestern?» Bei dieser Frage sollten mit dem LHC in den nächsten Jahren ebenfalls Fortschritte möglich sein.
Der Cern-Beschleuniger tritt mit dem Neustart nun in jene Phase seiner Betriebszeit ein, die bei den Fachleuten «Phase Null» heisst. In den nächsten Jahrzehnten folgen dann zwei weitere Phasen mit erneuten Upgrades. «Der LHC hat erst zehn Prozent seiner Laufzeit hinter sich», sagt Heuer. «Wir können noch viele schöne Messungen machen, vielleicht gekrönt von einer neuen Entdeckung.»
Vielleicht kommen auch Dinge zutage, an die niemand gedacht hat, meint die zukünftige Chefin Gianotti: «Wir haben unsere Theorien entwickelt, aber vielleicht hat die Natur einen anderen Weg gewählt.» Gianotti mag Überraschungen. Darum wäre für sie selbst das Resultat, gar nichts Neues zu finden, interessant. Denn mit dem LHC, der grössten Maschine der Welt, nichts Neues zu finden, wäre in der Tat eine Überraschung.
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