Lange haben die Physiker des europäischen Zentrums für Elementarteilchenforschung Cern bei Genf sich auf diesen Moment gedulden müssen. Nach einer zweijährigen Umbau und Wartungsphase hat der größten Teilchenbeschleuniger und Speicherring der Welt seinen Routinebetrieb wiederaufgenommen. Sei heute Vormittag werden  wieder zwei gegensinnig umlaufenden Protonenstrahlen im „Large Hadron Collider“  zur Kollision gebracht. Und das bei einer Energie  von 13 Teraelektronenvolt (TeV). Der bisherige Energierekord lag bei acht TeV und stammt aus dem Jahr 2012. 

Auf unsere Alltagswelt übertragen entspricht ein Teraelektronenvolt zwar in etwa nur der Bewegungsenergie eines fliegenden Mücke. Im LHC konzentriert sich die Energie jedoch auf ein winziges Raumgebiet, das nur ein Billionstel der Größe einer Mücke hat. Bei den Teilchenkollisionen entstehen für einen kurzen Augenblick Bedingungen, wie sie Billionstel Sekunden nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren geherrscht haben.

Jagd auf dunkle Materieteilchen

Mit der aufgerüsteten Maschine und den generalüberholten vier Detektoren  Atlas, CMS, LHCb und Alice  erwarten die Teilchenphysiker neue Erkenntnisse über das 2012 gefundene Higgs-Teilchen. Darüber hinaus hoffen sie auf ganz neue Teilchen und unbekannte physikalische Phänomene.

Denn es sind noch viele Fragen offen, auf die die Teilchenphysiker bislang keine zufriedenstellende Antworten haben. So ist noch immer unklar, warum es im Universum Materie gibt, aber keine Antimaterie, obwohl doch beides ursprünglich zu gleichen Teilen aus dem Urknall hervorgegangen ist. Warum gibt es vier Naturkräfte? Und woraus besteht die dunkle Materie, die den überwiegenden Teil der Materie des Kosmos ausmacht, aber selbst mit den leistungsfähigsten Teleskopen nicht gesichtet werden kann?

Der LHC war am 5. April dieses Jahres nach einer fast zweijährigen Pause wieder erstmals in Betrieb genommen worden. Jetzt, zwei Monate später, sind alle
notwendigen Tests abgeschlossen worden, so dass Wasserstoffkerne wieder routinemäßig miteinander kollidieren können. Während heute noch vergleichsweise wenige Teilchenpakte mit je etwa 100 Milliarden Protonen im LHC unterwegs waren, soll die Anzahl in den kommenden  Monaten auf 2800 Pakete pro Teilchenstrahl ansteigen. Dabei geschehen mehr als eine Milliarde Kollisionen pro Sekunde. Der LHC soll die kommenden drei Jahre durchgehend Daten nehmen.

Jahrelange  Datenauswertung erwartet

„Die ersten drei Betriebsjahre des LHC, welche von der Entdeckung des Higgs-Bosons gekrönt wurden, waren erst der Beginn unserer Reise!“ sagt Rolf Heuer, Generaldirektor des Cern. „Heute haben wir den Beginn der Datennahme am
verbesserten LHC gesehen. Wir hoffen, dass wir mit den neuen Daten Neues über unser Universum lernen können.“

„Die neue Energie von 13 TeV ist fast eine Verdopplung des bisher möglichen. Dadurch werden wir in der Lage sein, das Higgs-Boson viel besser zu vermessen,“sagt Siegfried Bethke vom Max-Planck-Institut für Physik in München. „Noch aufregender sind allerdings die Möglichkeiten jetzt etwas völlig Neues zu entdecken. Der LHC könnte uns helfen zu klären woraus die Dunkle Materie besteht.“

Die Auswertung der enormen Menge an neuen Daten, die jetzt wieder rund um die Uhr produziert werden, wird voraussichtlich mehrere Jahre in Anspruch nehmen.