(mib) Das Institut für Teilchenphysik der ETH Zürich (1) hat die supraleitenden Magnetkabel für den CMS-Detektor fertig gestellt. Das feierte die Forschergruppe um Felicitas Pauss, ETH-Professorin für Teilchenphysik, und den emeritierten Professor für experimentelle Hochenergiephysik, Hans Hofer, gestern auf dem Hönggerberg.

Die Teilchenphysik beschäftigt sich mit den elementaren Bausteinen der Materie und ihrer Wechselwirkungen. Die Grundbausteine bestehen aus Quarks und Leptonen, die sich zusammen mit den kraftübertragenden Teilchen in ein einfaches (theoretisches) Schema einordnen lassen. Doch die Rechnung geht nicht ganz auf; etwas Masse fehlt für eine ausgeglichene Bilanz. Deshalb hat man in der Theorie das Higgs-Teilchen als Platzhalter hinzugefügt. Bewiesen ist seine Existenz bislang nicht. Einen ersten Hinweis für ein solches Higgs-Teilchen gibt es allerdings: Physiker des Europäischen Laboratoriums für Teilchenphysik (Cern) in Genf haben im September 2000 eine mögliche Spur in einem der Detektoren beobachtet. Mehr Daten liegen nicht vor. Das könnte sich ändern. Voraussichtlich soll in vier Jahren der neue Teilchenbeschleuniger, der Large Hadron Collider, in Betrieb gehen (2). Mit ihm können Protonen mit einer Energie von 14 Tera-Elektronenvolt beschleunigt und zur Kollision gebracht werden. Dabei wird das Proton zwar „zerstört“; doch Bruchstücke davon können gemessen werden – etwa im Compact Muon Solenoid-Detektor (2) , an dem die ETH mitarbeitet. Felicitas Pauss hofft, mit ihm das Higgs-Teilchen aufspüren zu können. Immerhin weiss sie bereits, dass es bei einer Energie von etwa 114 Giga-Elektronenvolt beobachtet werden könnte.

130 Meter befindet sich der Teilchenbeschleuniger LHC unter dem Boden. Auf einer Kreisbahn von 27 Kilometern werden Protonen beschleunigt und zur Kollision gebracht. Die Detektoren Alice, Atlas und CMS registrieren die Zusammenstösse. Grafik: Cern

Mitte Februar 2003: Das Compact Muon Solenoid wird zusammengebaut. Aus den Myonenkammern (rot) ragt der Vakuumtank heraus. Darin befinden sich in einem noch nicht montierten Modul das supraleitende Magnet und die hochempfindlichen Messgeräte. Bild: Maximilien Brice/Cern

Doch nicht nur dem Higgs-Teilchen sind die Physiker der ETH Zürich auf der Spur. Mit dem neuen Teilchenbeschleuniger und dem CMS-Detektor könnte auch das Rätsel des Urknalls gelöst werden. Denn einige Fragen sind noch offen: Wo zum Beispiel ist der grosse Teil der Antimaterie verschwunden, der am Anfang unseres Universums noch zu gleichen Teilen wie die Materie vorkam? Und existiert neben unserem Universum eine Parallelwelt, wie sie die Supersymmetrie theoretisch zuliesse?

Bis erste Antworten vorliegen, müssen sich die Physiker vom Hönggerberg gedulden. Doch ein erster Schritt ist getan. Nach zehn Jahren Forschungsarbeit haben ETH-Wissenschafter nun das supraleitende Magnetkabel für den CMS-Detektor mehrheitlich fertig gestellt. „Eine technische Herausforderung“, sagt Felicitas Pauss. Denn die Herstellung ist alles andere als einfach: Das supraleitende Kabel, es besteht aus einer Niob-Titan-Legierung, musste in hochreines Aluminium eingebettet werden. Dieses wiederum brauchte eine Verstärkung, denn bei einer Stromstärke von 20’000 Ampere und einer Temperatur von -269 Grad Celsius wirken enorme Kräfte auf das „Gehäuse“. Hinzu kommt, dass jedes einzelne der insgesamt 20 Kabel 2,5 Kilometer lang ist. Ein erster Teil der Arbeit ist abgeschlossen, nun muss das supraleitende Magnetkabel noch auf die einzelnen Module montiert werden. ETH-Physiker Bertrand Blau schätzt, dass diese Arbeiten Mitte 2004 abgeschlossen werden. Den Betrieb des Teilchenbeschleunigers und des CMS-Detektors werden die Forscher jedoch erst 2007 aufnehmen können.