Erste Testkollisionen bei Rekordenergie im LHC

Der Teilchenbeschleuniger LHC wird auf Kollisionen bei den höchsten je erreichten Energien vorbereitet. Dazu sind viele Schritte nötig, und ein Meilenstein wurde jetzt erreicht. Bild: CERN

Heute und letzte Nacht hat das LHC-Beschleunigerteam in den ersten sogenannten Testläufen erstmals Teilchenkollisionen bei einer Energie von 13 Tera-Elektronenvolt (TeV) produziert – die höchste Kollisionsenergie, die je in einem Beschleuniger erreicht worden ist. Dieser „Run“ der Testkollisionen ist einer der letzten wichtigen Schritte auf dem Weg zum wissenschaftlichen „Run2“ des Large Hadron Collider, der nach der großen Umbauphase bei der fast verdoppelten Energie von 13 TeV betrieben wird. Vom Run 2 erhoffen sich die Wissenschaftler ein noch besseres Verständnis des Higgs-Teilchens und Hinweisen auf neue Teilchen und Phänomene.

In den Testläufen werden Teilsysteme des Beschleunigers, insbesondere zur Fokussierung der Protonenstrahlen, erprobt und justiert. Außerdem werden die Flugbahnen der Protonen im Ring genau so eingestellt, dass sich die Teilchen frontal begegnen. Beides ist wichtig, damit die empfindlichen Teilchendetektoren vor Streuteilchen geschützt werden.

Die Teilchendetektoren sind in den Testläufen noch nicht voll angeschaltet und nehmen noch keine für die spätere Analyse relevanten Kollisionsdaten auf. Erst wenn das Beschleunigerteam alle Eigenschaften des LHC auf „stable beams“, stabile Teilchenstrahlen, eingestellt hat, was voraussichtlich einige Wochen und etliche Schichten dauern wird, ist das für die Physiker an den Teilchendetektoren der Startschuss für „LHC Run2“ mit Kollisionen bei einer Rekordenergie von 13 TeV und richtigen Daten.

Ein Beschleuniger wie der LHC wird nicht einfach an- und ausgeschaltet. Die Inbetriebnahme ist eine aufwändige Angelegenheit und erfordert insbesondere nach dem fast zweijährigen Umbau viel Fingerspitzengefühl und ein Hochfahren in etlichen kleinen Schritten. Die wichtigsten Meilensteine waren dabei das Abkühlen der supraleitenden Magnete auf minus 271 Grad, der Betrieb der Magnete mit hohen Strömen, der Einschuss der Protonen in den LHC, die Speicherung bei Einschussenergie und das Justieren der Detektoren mit Testkollisionen bei Einschussenergie. Der letzte große Meilenstein, das Beschleunigen der Protonen auf 6,5 TeV pro Strahl, wurde Anfang April erreicht.