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epa05952240 CERN director for accelerators and technology Frederick Bordry (R) and CERN Director general Fabiola Gianotti (L) attend the inauguration of the LINAC 4 linear accelerator at the CERN, the European Organization for Nuclear Research, in Meyrin near Geneva, Switzerland, 09 May 2017. The LINAC 4 accelerator is the first of several tools being implemented by the CERN to provide brighter beams to the large hadron collider (LHC), targeting a ten fold increase by 2025 in order to achieve more precise and higher sensitivity measurements.  EPA/VALENTIN FLAURAUD

CERN-Generaldirektorin Fabiola Gianotti und Frédérick Bordry, CERN-Direktor für Beschleuniger und Technologie, beklatschen den neuen Linearbeschleuniger.  Bild: EPA/KEYSTONE

90 Millionen für ein Upgrade: Das CERN feiert seinen neuen Linearbeschleuniger Linac 4

Im Large Hadron Collider (LHC) am Forschungszentrum CERN sollen künftig noch mehr Teilchen kollidieren und Daten liefern. Einen wichtigen Schritt für dieses Upgrade feierte das CERN am Dienstag mit der Einweihung des neuen Linearbeschleunigers Linac 4.



Die Protonen, die durch den Large Hadron Collider (LHC) sausen, beginnen ihre Reise in einem kleineren Beschleuniger, dem Linearbeschleuniger Linac 2, der seit 1978 im Betrieb ist. Er übernimmt die erste Etappe in einer Art Staffellauf, bei der die Teilchen von Gerät zu Gerät weitergereicht und dabei Schritt für Schritt beschleunigt werden, bis sie schliesslich im LHC im Zuge von Experimenten kollidieren.

«Wir freuen uns, diese beachtliche Errungenschaft zu feiern.»

CERN-Direktorin Gianotti

Am Dienstag weihte das CERN nun den neuen Linearbeschleuniger Linac 4 ein, der den in die Jahre gekommenen Linac 2 ersetzen soll. Linac 4 ist zugleich Teil eines grösseren Upgrades des Beschleunigerkomplexes, wie die Verantwortlichen am Dienstag in Meyrin GE vor der Presse erklärten. 

Wichtiger Schritt für ehrgeiziges Projekt

Denn nach einer grösseren Wartungspause von 2019 bis 2020 soll der LHC ab 2021 noch mehr Daten liefern, dank höherer Kollisionsraten, auch «Luminosität» genannt. Mit der Einweihung des neuen Linearbeschleunigers Linac 4 mache das CERN einen wichtigen Schritt für dieses ehrgeizige Projekt «High Luminosity LHC», sagte CERN-Direktorin Fabiola Gianotti. «Wir freuen uns, diese beachtliche Errungenschaft zu feiern.»

CERN, Linearbeschleuniger Linac 4

Der Linearbeschleuniger Linac 4 (Bild) ersetzt den in die Jahre gekommenen Linac 2. Bild: CERN/Andrew Richard Hara

Ziel des Upgrades ist es, neue Erkenntnisse über das Higgs-Teilchen zu gewinnen und vielleicht auch Hinweise auf eine neue Physik zu finden. Bis 2025 soll die Luminosität des LHC sogar um den Faktor Fünf gesteigert werden.

Der Bau des neuen Linearbeschleunigers dauerte fast zehn Jahre und kostete rund 90 Millionen Franken. Er ist etwa 90 Meter lang und liegt 12 Meter unter der Erde. Bevor Linac 4 wirklich in Betrieb geht – ebenfalls ab 2021 – muss er noch eine intensive Testphase durchlaufen.

Mehr als das Dreifache der Energie

Linac 4 wird negativ geladene Wasserstoffionen – also Wasserstoffatome mit zwei Elektronen – im ersten Schritt des Beschleuniger-Staffellaufs beschleunigen. Dabei erreicht das neue Gerät mehr als das Dreifache der Energie seines Vorgängers Linac 2.

Die im Linac 4 produzierten und beschleunigten Teilchen erreichen bis zu 50 Prozent Lichtgeschwindigkeit, sagte Frédérick Bordry, CERN-Direktor für Beschleuniger und Technologie, der Nachrichtenagentur SDA. Anschliessend reicht es die Teilchen an den nächsten Beschleuniger weiter, den «Proton Synchroton Booster», der sie weiter beschleunigt und die Elektronen entfernt, um daraus Protonen zu machen.

Linac 4 muss extrem zuverlässig funktionieren

Als erstes Element im Prozess, um Teilchen am CERN auf nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, muss der neue Beschleuniger Linac 4 mit höchster Zuverlässigkeit funktionieren. «Das Ziel für Linac 4 ist eine 99-prozentige Zuverlässigkeit», sagte Frédérick Bordry, CERN-Direktor für Beschleuniger und Technologie, gegenüber der Nachrichtenagentur SDA. «Denn wenn es da hakt, stoppt alles.» (sda)

In zwei weiteren Beschleunigern kommen die Teilchen dann auf 99,9 Prozent Lichtgeschwindigkeit, bevor sie 100 Meter unter der Erde im 27 Kilometer langen Ring des LHC im Zuge von Experimenten kollidieren. Die Energiesteigerung und die Verwendung von negativ geladenen Wasserstoffionen als Ausgangsprodukt verdoppeln die Strahlintensität, die den LHC erreicht und steigern damit dessen Luminosität, die Anzahl der pro Zeiteinheit kollidierenden Teilchen.

Mehr Kollisionen, mehr Daten

Mehr Kollisionen bedeuten auch mehr Daten, mit denen die CERN-Forschenden Teilchen wie das Higgs-Boson noch genauer vermessen wollen. Auch könnten sich in der höheren Anzahl Kollisionen seltene Prozesse finden, die mit den bisherigen Instrumenten nicht entdeckt werden konnten.

Letztlich geht es darum, dem Standardmodell der Teilchenphysik immer genauer auf den Zahn zu fühlen. Dieses mathematische Modell beschreibt einen Teil des Universums mit seinen Teilchen und Kräften sehr gut. Es wurde immer wieder in Experimenten bestätigt. Einige ganz elementare Dinge – wie beispielsweise die Gravitationskraft – passen jedoch in dieses Modell nicht hinein, weshalb Forschende nach einer neuen, umfassenderen Theorie suchen. Dabei sollen am CERN immer präzisere Messinstrumente helfen. (sda)

People visit the LINAC 4 linear accelerator before its inauguration ceremony at the CERN, the European Organization for Nuclear Research, in Meyrin near Geneva, Switzerland, Tuesday May 9, 2017. The LINAC 4 accelerator is the first of several tools being implemented by the CERN to provide brighter beams to the large hadron collider (LHC), targeting a ten fold increase by 2025 in order to achieve more precise and higher sensitivity measurements.   (KEYSTONE/Valentin Flauraud)

Linac 4 geht ab 2021 in Betrieb; zuvor wird der Linearbeschleuniger ausgiebig getestet.  Bild: KEYSTONE

Die Vorläufer

Der jetzige Beschleuniger Linac 2, der 1978 in Betrieb gegangen ist, zeigt langsam Anzeichen der Ermüdung. Vor diesem war Linac 1 von 1959 bis 1978 in Betrieb.
Die Linearen Beschleuniger am CERN haben im Lauf der Jahre verschiedene Funktionen erfüllt. Sobald Linac 2 gebaut war, wurde Linac 1 dafür verwendet, Experimente in einem weiteren Beschleuniger, dem Super Proton Synchrotron, mit geladenen Teilchen zu versorgen.
Bald wuchs aber der Bedarf an schwereren Ionen, um sogenanntes «Quark-Gluon-Plasma» zu studieren – einen Materiezustand, in dem sich das Universum während der ersten Sekundenbruchteile nach dem Urknall befand. 1994 wurde dafür Linac 3 in Betrieb genommen, der jetzt Blei-Ionen in den Low Energy Ion Ring einspeist. Dort werden sie für die Injektion in den Large Hadron Collider LHC vorbereitet.
Linac 3 soll mindestens bis 2022 in Betrieb bleiben. (sda)

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