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Neue Entdeckungen am CERN und die Suche nach unbekannten Teilchen beschäftigen die Forscher
auf einer der bedeutendsten Teilchenphysik-Konferenzen der Welt
Wien (öaw) - Seit 22.07. steht Wien im Zeichen von Pentaquarks, Neutrinos, Higgs-Boson & Co. Mehr als
700 internationale Physiker/innen diskutieren bei einer der weltweit bedeutendsten Teilchenphysik-Konferenzen die
neuesten Ergebnisse ihres Forschungsbereichs. Im Zentrum der Konferenz, die von der European Physical Society,
dem Institut für Hochenergiephysik bzw. dem Stefan-Meyer-Institut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
(ÖAW), der Technischen Universität (TU) Wien und der Universität Wien veranstaltet wird, stehen
die mit Spannung erwarteten Resultate der kürzlich wieder angelaufenen Experimente am Large Hadron Collider
(LHC) des CERN. Bei einer Pressekonferenz am 27.07. konnte CERN-Generaldirektor Rolf Heuer bereits Neuigkeiten
zu den erst vor wenigen Tagen entdeckten Pentaquarks präsentieren. Insgesamt fällt die Zwischenbilanz
über die neu gestarteten Versuchsreihen am CERN überaus positiv aus: "Mit den LHC-Experimenten haben
wir schon weit mehr Daten gesammelt als im Jahr 2010, in dem der LHC seinen Betrieb erstmals bei hohen Energien
aufgenommen hat. Wir spüren gerade einen fantastischen Pioniergeist bei den Physikern, die derzeit völlig
neuartige Daten bei bisher unerforschten Energien auswerten", sagte Heuer vor Vertretern der internationalen
Presse.
Österreichs Forschung leistet wesentliche Beiträge in der Teilchenphysik
Österreich ist bereits seit 1959 Teil der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) und
österreichische Forschungseinrichtungen leisten seit vielen Jahren wichtige Beiträge in der Kern- und
Teilchenphysik. Ein Schwerpunkt der österreichischen Beteiligung am CERN ist die Mitarbeit bei internationalen
Großexperimenten. So ist das Institut für Hochenergiephysik der ÖAW Gründungsmitglied des
CMS-Experiments am CERN, einem der beiden großen Detektoren, in denen 2012 der Nachweis des Higgs-Bosons
gelang. Auch das Stefan-Meyer-Institut für subatomare Physik der ÖAW, das Atominstitut der TU Wien, das
Institut für Theoretische Physik der Universität Wien sowie fünf weitere österreichische Forschungseinrichtungen
arbeiten auf dem Gebiet der experimentellen und theoretischen Kern- und Teilchenphysik.
"Die Technologieentwicklungen für die Experimente am CERN werden an verschiedenen Instituten weltweit
vorangetrieben. Auch kleinere Länder wie Österreich sind federführend beteiligt. Beispielsweise
hat das Institut für Hochenergiephysik der ÖAW in den vergangenen Jahren eine international anerkannte
Rolle bei der Entwicklung und dem Bau von Spurdetektoren eingenommen", sagte Jochen Schieck, Direktor des
Instituts für Hochenergiephysik der ÖAW auf der Pressekonferenz. Spurdetektoren sind wichtige Instrumente
für die Arbeit am CERN. Sie haben die Aufgabe Signale aufzuzeichnen, die die Teilchen hinterlassen. Damit
können Flugbahnen und Ursprungsorte von Teilchen präzise vermessen werden.
Von der Grundlagenforschung, die an österreichischen Forschungseinrichtungen und am CERN betrieben wird, hat
nicht nur die Wissenschaft etwas. Die österreichische Wirtschaft profitiert vom Know-how der neu entwickelten
Technologien und von finanziellen Rückflüssen an österreichische Unternehmen. Die österreichischen
Kern- und Teilchenphysik-Institute bieten zudem ein exzellentes Ausbildungsprogramm für Studierende und Doktorand/inne/n.
Nachwuchswissenschaftler/innen sind von Beginn an in internationale Forschungsprojekte involviert.
Die neuesten Erkenntnisse vom LHC
Ein Höhepunkt der Pressekonferenz war das Update des CERN zum neugestarteten LHC. Der schnellste und stärkste
Teilchenbeschleuniger der Welt, auch als "Weltmaschine" bekannt, läuft seit seinem Neustart mit
fast dem Doppelten der bisherigen Kollisionsenergie. Waren es vor der Wartungspause Energien von rund acht Tera-Elektronenvolt,
so sind jetzt bereits bis zu 13 Tera-Elektronenvolt möglich. Übersetzt entspricht diese Energie dem
Milliardenfachen der Temperatur im Inneren der Sonne. Der Vorteil dieser hohen Energien: Je heftiger die Zusammenstöße
der Protonen sind, desto exotischere, bislang unbekannte Partikel könnten auftauchen.
Selbst die Daten aus der ersten Betriebsphase des LHC sind noch voller Überraschungen, wie sich erst kürzlich
wieder zeigte. Lange, nämlich bereits seit den 1960er Jahren, hatte man darüber spekuliert, jetzt wurde
es erstmals sichtbar: das "Pentaquark", ein Konglomerat aus fünf Quarks und ein weiterer Meilenstein
in der Teilchenphysik.
"Mit den hohen Energien, die seit 2015 am LHC möglich sind, betreten wir physikalisches Neuland",
betonte Rolf Heuer bei der Pressekonferenz, "denn diese Energien sind nie zuvor erreicht worden", so
der Generaldirektor des CERN weiter.
27 Kilometer ist der unterirdische Ringtunnel des LHC im CERN bei Genf lang. In ihm werden zwei Strahlen, bestehend
aus Paketen von jeweils 100 Milliarden Protonen, in gegenläufiger Richtung fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt
und im Zentrum der Detektoren alle 50 Nanosekunden frontal zur Kollision gebracht. Die Zahl der Pakete wird derzeit
schrittweise erhöht und in den nächsten Tagen soll die Zeit zwischen den Kollisionen sogar halbiert werden.
Das ambitionierte Ziel ist, bis Ende des Jahres die Anzahl der Pakete im Beschleuniger auf 2000 pro Strahl zu steigern.
Die Aussichten damit neue, bisher völlig unbekannte Teilchen zu finden, werden damit noch größer.
Wichtigster Preis der Teilchenphysik verliehen
bei der noch bis Mittwoch laufenden Teilchenphysik-Konferenz wurde erstmals in Wien auch einer der prestigeträchtigsten
Preise der gegenwärtigen Physik vergeben: Der "High Energy and Particle Physics"-Preis der European
Physical Society. Dessen Bedeutung unterstreicht auch die Tatsache, dass viele seiner bisherigen Träger/innen
später mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurden. Die Preisträger/innen des EPS-Preises
2015 sind die theoretischen Physiker James D. Bjorken (Stanford), Guido Altarelli (Rom), Yuri L. Dokshitzer (Paris
und St. Petersburg), Lev Lipatov (St. Petersburg) und Giorgio Parisi (Rom).
Einer der EPS-Preise, der "Giuseppe und Vanna Cocconi-Preis" für herausragende Leistungen im Bereich
der Astrophysik, wurde in diesem Jahr an Francis Halzen verliehen. Halzen leitet eines der derzeit meistbeachteten
Experimente der Astrophysik, das sich mit der Erforschung einer ganz besonderen Art von Teilchen befasst: das IceCube-Projekt
sucht mit einem gigantischen Teleskop in der Antarktis nach Neutrinos im Weltall. Die Verleihung des "Giuseppe
und Vanna Cocconi-Preises" würdigt Halzens visionäre und führende Rolle bei der Entdeckung
von hochenergetischen extraterrestrischen Neutrinos. Auf der Pressekonferenz erläuterte er: "Neueste
Erkenntnisse zeigen, dass Neutrinos uns von Quellen aus dem gesamten Universum erreichen. Es scheint, dass die
Quellen der Neutrinos mit den bereits bekannten Quellen hochenergetischer Lichtquanten zusammenhängen."
Halzens Forschungsergebnisse eröffnen der Astroteilchenphysik damit ein neues Fenster für das Verständnis
unseres Universums.
Die Teilchenphysik der Zukunft
Das Universum steht auch in den kommenden zwei Tagen im Zentrum des Interesses der Forscherinnen und Forscher,
die sich mit zahlreichen weiteren Themen der aktuellen Physik beschäftigen. Neben der Suche nach dunkler Materie
und der Entstehung des Universums durch den Urknall versprechen auch die am LHC erreichten höheren Kollisionsenergien
sowie die inzwischen atemberaubende Präzision der Ergebnisse aus der kosmologischen Forschung immer genauere
Informationen über die Zusammensetzung und den Aufbau des Universums.
Die faszinierenden Rätsel an der Wurzel unserer Existenz waren darüber hinaus auch Thema bei der gemeinsamen
Strategiesitzung der European Physical Society und dem europäischen Komitee für zukünftige Beschleuniger,
die im Rahmen der Konferenz stattfand. So hält die Frage, ob es eine Verbindung zwischen der Physik des Allerkleinsten
und des Allergrößten gibt, gleichermaßen Teilchenphysik wie Kosmologie - der Wissenschaft vom
Ursprung, der Entwicklung und der grundlegenden Struktur des Universums - in Atem. Zu erwarten ist, dass zukünftig
die Teilchenphysik und die Kosmologie noch enger verknüpft werden können - und damit Ergebnisse für
zahlreiche weitere Gipfeltreffen der Physik liefern.
Den Abschluss einer der weltweit größten Konferenzen der Teilchenphysik bildet am 29. Juli der Vortrag
der designierten CERN-Generaldirektorin Fabiola Gianotti. Sie gibt einen Ausblick auf die Zukunft der Teilchenphysik
und die nächste Generation von Beschleunigern.
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