Physik: Wissenschaft mit dem LHC

Wissenschaftler hoffen, mit Hilfe des LHC einige der ganz großen Fragen der Menschheit beantworten zu können. Es sind vielleicht nicht immer Fragen, die man sich jeden Tag stellt. Wer wacht schon morgens auf und überlegt, ob es wohl mehr Raumdimensionen gibt als die, die wir wahrnehmen? Für unser Verständnis der Bestandteile, Regeln und Entwicklungsgeschichte des Universums sind sie allerdings unerlässlich. Ohne diese Neugier, die den Menschen auszeichnet, hätten wir heute kein Feuer, kein Auto und keinen Strom.

Wir wissen zum Beispiel heute, dass alle Materie, die wir sehen – alle Planeten, Sterne und Galaxien – nur einen winzigen Bruchteil unseres Universums ausmacht. Der Rest, vermuten Wissenschaftler, besteht aus Dunkler Materie und Dunkler Energie. Wie genau diese aussehen, weiß aber niemand. Der LHC wird dabei helfen, es herauszufinden.

Warum besteht unser Universum überhaupt? Wie kommt es, dass sich nach dem Urknall nicht alle neu entstandenen Teilchen wieder gegenseitig ausgelöscht haben? Wie funktioniert der Prozess, der den Elementarteilchen Masse gibt? Und gab es vielleicht einmal eine Zeit, in der alle fundamentalen Kräfte eine einzige Urkraft waren?

Der LHC wird nicht alle diese Fragen beantworten können. Aber mit seinen haushohen, technisch ausgeklügelten Detektoren und den tausenden von Wissenschaftlern, die die Daten auswerten, die an diesen Detektoren gesammelt werden, werden wir faszinierende neue Erkenntnisse gewinnen. Sie werden uns helfen, unsere Welt zu verstehen, und den Weg ebnen für andere Projekte, die den Fragen auf den Grund gehen, die am LHC nicht beantwortet werden können.

Symmetrien
Symmetrie herrscht immer dort, wo man etwas ändert, aber trotzdem das Erscheinungsbild gleichbleibt. Räumliche Symmetrien sind beispielsweise die Spiegelsymmetrie. Vertauscht man links und rechts oder oben und unten, bleibt dennoch alles beim Alten (wie bei der Zahl 8), oder die Rotationssymmetrie, bei der bestimmte Drehungen nichts am Aussehen ändern (wie eine Schneeflocke oder ein gleichseitiges Dreieck).
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Dunkle Energie
Wissenschaftler können die Massen von Galaxien berechnen, die kleinsten Materieteilchen genau untersuchen und wissen, was im Inneren der Sonne passiert. Aber trotz der enormen Fortschritte der Wissenschaft und trotz der unendlichen Liste der neuen Erkenntnisse weiß man seit wenigen Jahren, dass diese Erkenntnisse nur fünf Prozent des Universums beschreiben. Es muss viel mehr geben: Dunkle Materie und Dunkle Energie. Ihre Herkunft und Zusammensetzung ließen sich jedoch bisher nicht klären.
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