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16.02.2015

Der LHC legt wieder los

LHCRun2Änderungen

Der LHC ist nach der zweijährigen Betriebspause "LS1" (Long Shutdown 1) wie eine neue Maschine. (Bild: CERN)

„Nach den ganzen Umbauten ist der LHC für uns eine ganz neue Maschine“, sagt Maria Kuhn, Gentner-Doktorandin an der Uni Hamburg und Teil des LHC-Betriebsmannschaft, des "Operationsteams". Sie verfolgt mit Spannung jeden Schritt, der gemacht werden muss, um den Beschleuniger wieder betriebsbereit zu bekommen.

Dazu gehören das Abkühlen auf die Betriebstemperatur von -271 Grad, was inzwischen in allen acht Sektoren des LHC abgeschlossen ist, und das „Trainieren“ der supraleitenden Magnete. Jeder Schritt muss genau kontrolliert und dokumentiert werden, aber es liegt viel Vorfreude in der Luft: „Für mich könnte es morgen losgehen“, sagt Maria Kuhn.

Wissenschaftler hoffen, dass der nächste sogenannte „Run“ des LHC Antworten auf das Rätsel der Dunklen Materie und mehr Details zum Higgs-Teilchen liefern wird. Auch nach exotischen Teilchen und neuen Raumdimensionen werden die Forscher suchen. Durch die höhere Energie, mit der Teilchen in Run2 miteinander kollidieren werden, eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten für die Teilchenphysik. Denn wenn der LHC im März wieder anläuft, tut er das mit fast der doppelten Energie – 13 TeV – als zuvor mit 8 TeV.

Die Betriebspause war dazu da, den LHC auf den Betrieb bei höheren Energien vorzubereiten. Dabei ging es vor allem darum, die Verbindungen zwischen den Magneten zu prüfen und wo nötig auszubessern und zu verstärken. Mehr als 10 000 solcher Verbindungen wurden mit Nebenwiderständen ausgestattet, die dafür sorgen, dass im Falle eines Zusammenbruchs der Supraleitung der Strom in den Magneten einen anderen Weg findet. Ein neues Quench-Schutzsystem und Überdruckventile sorgen auch dafür, dass bei mehr Power der Betrieb gleich sicher bleibt. Achtzehn der über 1200 supraleitenden Dipolmagnete des LHC wurden komplett ausgetauscht und das Tieftemperatur-Kühlsystem komplett überarbeitet.

Die Operateure, die während der Betriebspause in anderen Bereichen eingesetzt wurden, kehren jetzt an ihre Arbeitsplätze und vor allem den Hauptkontrollraum zurück und „trainieren“ die Magnete. Genauso wie Läufer für einen Marathon trainieren müssen, üben die Magnete für den Betrieb bei 6,5 TeV Energie pro Teilchenstrahl. Dabei wird gezielt Strom durch sie hindurchgeschickt, bis die Supraleitung zusammenbricht, der Magnet „quencht“. Allerdings merkt der Magnet sich, bei welcher Energie der Quench passiert, und beim nächsten Mal quencht er bei etwas höherer Energie, bis er 6,5 TeV erreicht hat. „Es geht gut voran, aber manche Magnete verhalten sich unten im Tunnel anders als im Labor“, erläutert Maria Kuhn. „Wir lernen viel. Schließlich wollen wir den Experimenten eine stabile, funktionierende Maschine bereitstellen.“

Der LHC ist der letzte und größte Beschleuniger an einer Kette kleinerer, aber notwendiger Vorbeschleuniger. Auch die Vorbeschleuniger sind während der Betriebspause kräftig aufgemöbelt worden. Das über 50 Jahre alte Proton Synchrotron (PS) wurde mit neuer Ventilation und einem neuen Zugangssystem ausgestattet, so dass es jetzt 25 neue Zugangspunkte gibt, die wie die Zugangspunkte zum LHC mit Irisscannern auf Biometrie beruhen. Am Steuerungssystem des direkten Vorbeschleunigers des LHC, dem Super Proton Synchrotron oder SPS, wurden 100 Kilometer Kabel durch neue ersetzt. PS, PS Booster und SPS sind schon seit 2014 wieder in Betrieb.

Die ersten Strahlen – mit neuer Strahlkonfiguration und höherer Energie – sollen Ende März wieder durch den LHC kreisen. Dann müssen die Operateure lernen, den Strahl zu verstehen und präzise zu steuern, bis es dann ungefähr zwei Monate später die ersten Kollisionen bei hohen Energien geben wird.

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