Large Hadron Collider

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Tunnel des LHC vor Einbau der Magnete

Der Large Hadron Collider (engl. Großer Hadronenbeschleuniger; Abkürzung: LHC) ist ein Teilchenbeschleuniger, der zurzeit am CERN bei Genf gebaut wird. Mit der Fertigstellung ist Ende August 2007 zu rechnen. Die Kosten des LHC werden sich auf über drei Milliarden Euro belaufen. Er wird für Protonen-Kollisionen eine Schwerpunktsenergie von 14 TeV (pro Strahl je 7 TeV) haben.

Hauptsächlich werden Protonen in den zwei Großexperimenten ATLAS und Compact Muon Solenoid (CMS) und dem kleineren Experiment LHCb zur Kollision gebracht, es ist allerdings auch ein Modus für Schwerionenkollisionen für das Experiment ALICE vorgesehen, der mit Bleiionen arbeitet, welche eine Schwerpunktsenergie von 1148 TeV erreichen.

ATLAS und CMS sind so genannte "multi purpose" Experimente, deren Ziel es ist, neue Elementarteilchen nachzuweisen. Insbesondere hofft man darauf, das Higgs-Boson und supersymmetrische Teilchen zu entdecken. Während LHCb auf die Untersuchung der CP-Verletzung im B-System spezialisiert ist, versucht man mit den Schwerionenkollisionen bei ALICE Quark-Gluon-Plasma zu erzeugen und zu erforschen.

Der LHC wird der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt sein und – so hoffen Physiker – ein neues Tor der Physik öffnen.

Der LHC wird in den selben Ringtunnel wie sein Vorgänger installiert, der durch die Stilllegung im Jahr 2000 frei wurde. Bis dahin beherbergte der Tunnel mit 27 km Umfang den Large Electron-Positron Collider (LEP).

Am LHC werden, im Gegensatz zu den Elektronen und Positronen am LEP, 1836 mal schwerere Protonen sowie Bleikerne beschleunigt, gespeichert und zur Kollision gebracht. Da Protonen eine viel größere Masse als Elektronen haben, können sie bei ähnlichem Strahlenergieverlust durch Synchrotronstrahlung auf 7 TeV und Bleikerne auf 1144 TeV (entspricht 5,5 ATeV) beschleunigt werden. Die am LHC verwendeten supraleitenden Strukturen zur Strahlführung und Beschleunigung helfen, die durch die größere Strahlenergie entstehenden technischen Probleme zur Erzeugung hoher Magnetfelder zu bewältigen.

Die Verwendung von Protonen in den Kollisionen ist für die angeschlossenen Experimente jedoch eine Herausforderung, da die aufgezeichneten Wechselwirkungen durch die innere Struktur der hadronischen Protonen vielfältiger sind.