Der LHC macht Pause

Blick in den Beschleunigertunnel. Wenn man in die Magneten hineinsehen könnte, sähen sie so aus wie rechts visualisiert Bild: CERN

Nun ist erstmal Schluss mit Kollisionen: Seit Sonntag den 2. Dezember kreisen keine Teilchenstrahlen mehr im Large Hadron Collider LHC, dem Teilchenbeschleuniger-Flaggschiff am CERN in Genf. Er geht in eine zweijährige Betriebspause, während der viele Komponenten am Beschleuniger, dem restlichen Beschleunigerkomplex und den Teilchendetektoren gewartet, ausgetauscht und verbessert werden. Danach soll er mit noch mehr Teilchenkollisionen und leicht höherer Energie laufen.

Die Betriebspause – auch Long Shutdown 2 oder LS2 genannt – folgt auf drei Jahre, in denen der LHC die Erwartungen der Physikerinne und Physiker weit übertraf und sie bei einer Kollisionsenergie von 13 TeV mit rund 16 Millionen Milliarden Protonen-Proton-Kollisionen versorgte. Neben den Upgrade-Arbeiten werden die Wissenschaftler also auch die nächsten zwei Jahre genug Daten zum Auswerten haben. Die Datenmenge beläuft sich auf mehr als 300 Petabyte (300 Millionen Gigabyte), die jetzt dauerhaft im Rechenzentrum des archiviert sind. Umgerechnet in Videos würde das bedeuten, dass man bei einer Übertragungsgeschwindigkeit 10 Mb/s gute 950 Jahre rund um die Uhr Videos streamen könnte...

"Wir sind beim zweiten Lauf des LHC weit über unsere Ziele hinausgeschossen und konnten bei der Rekord- Energie von 13 TeV fünfmal mehr Daten als im ersten Lauf liefern", sagt Frédérick Bordry, CERNs Direktor für Beschleuniger und Technologie. Die vielen Daten haben auch dafür gesorgt, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehr über des Higgs-Teilchen und das Standardmodell der Teilchenphysik gelernt haben. "Das ist sehr wichtig, denn das Higgs ist ein ganz besonderes und einzigartiges Teilchen das uns auf der Suche nach neuer Physik begleitet", ergänzt Fabiola Gianotti, CERN-Generaldirektorin.

Während der zweijährigen Pause werden der gesamte Beschleunigerkomplex und die Detektoren für die nächste LHC-Laufzeit und das Projekt High-Luminosity LHC (HL-LHC), das nach 2025 mit der Datenerhebung beginnt, verstärkt und aufgerüstet.

Mehrere Komponenten der Beschleunigerkette (Injektoren), die den LHC mit Protonen versorgen, werden erneuert, um intensivere Strahlen zu erzeugen. Unter anderem geht auch der neue Linearbeschleuniger Linac4, das erste Glied in der Beschleunigerkette, an den Start. Der neue Linearbeschleuniger beschleunigt Wasserstoff-Ionen, die später auf Protonen reduziert werden. Der zweite Beschleuniger in der Kette, der Proton Synchrotron Booster, wird mit einem völlig neuen Injektions- und Beschleunigungssystem ausgestattet und auch das Super Proton Synchrotron (SPS), der letzte Beschleuniger vor dem LHC, wird aufgerüstet, um später höhere Strahlintensitäten zu beschleunigen. Im LHC selbst werden zum Beispiel mehr als 20 supraleitende Beschleuniger-Magnete ersetzt.

Alle LHC-Experimente werden in den nächsten zwei Jahren wichtige Teile ihrer Detektoren aufrüsten. So wird zum Beispiel fast das gesamte LHCb-Experiment durch schnellere Detektorkomponenten ersetzt. Ebenso wird ALICE unter anderem die Technologie seiner Tracking-Detektoren für die Auslesegeschwindigkeit verbessern. ATLAS und CMS werden verbessert und beginnen, sich auf das Upgrade der großen Experimente für HL-LHC vorzubereiten.
 
Im Frühjahr 2021 soll es am LHC wieder weitergehen.