Auf zum nächsten Schritt

Simulation einer Kollision von Blei-Ionen im ALICE-Detektor.

Bild: CERN

Nachdem der LHC jetzt mehrere Monate Protonen beschleunigt und aufeinander geschossen hat, kommt nun der nächste Schritt: Im November wird der LHC zum ersten Mal für etwa vier Wochen Blei-Ionen beschleunigen – statt wie sonst Protonen.

Besonders gespannt auf diese Kollisionen warten die Wissenschaftler, die am ALICE-Detektor forschen – denn ihr Detektor ist für den Betrieb des LHC mit Blei-Ionen optimiert. Aber auch die Wissenschaftler bei ATLAS und CMS sind gespannt, denn auch hier gibt es Arbeitsgruppen, die sich gezielt den Blei-Kollisionen widmen.
Das ALICE-Experiment lief auch bereits bei den Proton-Kollisionen und zeichnete Daten auf. So konnten die Wissenschaftler die einzelnen Komponenten ihres Detektors überprüfen und ihre Analysen schon mit Proton-Daten machen – sowohl zum Test als auch zum Vergleich mit den Blei-Ionen-Daten, die ab November hinzukommen.

Aber warum beschränken sich die Forscher am LHC nicht auf den Betrieb mit Protonen, sondern beschleunigen auch Blei-Ionen? Mit den Kollisionen der Blei-Ionen wollen die Wissenschaftler einen Zustand von Materie untersuchen wie er kurz nach dem Urknall existiert hat – mit kurz nach dem Urknall meinen die Forscher dabei wenige Millionstel Sekunden nach dem Urknall. Dieser besondere Zustand der Materie wird als Quark-Gluon-Plasma bezeichnet. Im Quark-Gluon-Plasma können sich die Quarks und Gluonen, die die Bausteine der Protonen bilden, frei bewegen. Die Wissenschaftler wollen nun mit bei den Blei-Kollisionen untersuchen, wie sich dieses Quark-Gluon-Plasma ausdehnt und abkühlt und so beobachten, wie sich die Teilchen bilden, aus denen unser Universum heute besteht.

Nun wartet die ganze Forschergemeinde gespannt auf die ersten Ergebnisse, schließlich untersuchen sie hier ein Gebiet, das noch nicht so gut verstanden und durch Modelle beschrieben ist. Doch was sind diese ersten Ergebnisse? Eine Frage, die sehr bald nach den ersten Kollisionen beantwortet werden wird, ist, wie viele geladene Teilchen wirklich bei den Kollisionen der Blei-Ionen entstehen. Bisher wissen die Wissenschaftler nicht genau, wie viele Teilchen sie wirklich erwarten können, denn die Vorhersagen der aktuellen Modelle unterscheiden sich zum Teil deutlich. Es wird also Zeit, dass die ersten Kollisionen der Blei-Ionen den Wissenschaftlern helfen, den Antworten auf viele Fragen ein Stück näher zu kommen.