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Ringförmiger Tunnel Cern-Physiker planen gigantischen Teilchenbeschleuniger bei Genf
Neuer Cern-Teilchenbeschleuniger geplant: Eine künstlerische Darstellung zeigt die Röhre der gigantischen Anlage.
Bild: Cern
Der 100 Kilometer lange, ringförmige Tunnel würde teils unter dem Genfer See verlaufen.
Bild: Cern
Insgesamt werden für den Future-Circular Collider (FCC) etwa 27 Milliarden Franken veranschlagt.
Bild: Cern
Der bestehende Teilchenbeschleuniger LHC der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) wird bereits durch das Hilumi-LHC-Projekt bis auf Höchstleistung getrimmt.
Bild: Keystone
Oliver Brüning, stellvertretender Projektleiter für den Ausbau des Teilchenbeschleunigers am Cern beschrieb das Vorhaben so: «Es ist wie bei einer Hausrenovierung. Man baut eine neue Heizung ein, die effizienter ist, aber um mehr zu heizen braucht man mehr Holz, und entsprechend grössere Keller.»
Bild: dpa
Der Beschleuniger schafft aktuell eine Milliarde Protonenkollisionen in der Sekunde. Aber das reichte den Physikern nicht. Sie wollen mindestens fünf Milliarden Kollisionen erreichen. Dafür sollten zum einen mehr Protonen zirkulieren, und der Zusammenstoss soll künftig auf acht statt 16 Mikrometer fokussiert werden, um die Chance von Kollisionen zu erhöhen. Im Bild: Eine Werkstatt am Cern in Prévessin, Frankreich.
Bild: dpa
Völlig neu entwickelte Kabel liegen in einer Werkstatt am Cern: Weil die neuen Magnete stärkere Magnetfelder erzeugen sollen, mussten die Cern-Spezialisten erst Kabel entwickeln, die das aushalten können. Auch für den Stromtransport von der Steckdose zu den Magneten schufen sie Kabel aus neuen Materialen, in diesem Fall Magnesium2Borite, einem selbst bei hohen Temperaturen superleitenden Material.
Bild: dpa
Mitarbeiter stehen in einer Werkstatt am Cern. Viele Cern-Erfindungen sind heute Allgemeingut, als Komponenten in Handys, bei diagnostischen Prozessen wie der Computertomografie, in der Halbleiterproduktion und bei der Tumorbehandlung. Und natürlich «die Mutter aller Erfindungen»: das am Cern entwickelte World Wide Web, das Internet.
Bild: dpa
Neuer Cern-Teilchenbeschleuniger geplant: Eine künstlerische Darstellung zeigt die Röhre der gigantischen Anlage.
Bild: Cern
Der 100 Kilometer lange, ringförmige Tunnel würde teils unter dem Genfer See verlaufen.
Bild: Cern
Insgesamt werden für den Future-Circular Collider (FCC) etwa 27 Milliarden Franken veranschlagt.
Bild: Cern
Der bestehende Teilchenbeschleuniger LHC der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) wird bereits durch das Hilumi-LHC-Projekt bis auf Höchstleistung getrimmt.
Bild: Keystone
Oliver Brüning, stellvertretender Projektleiter für den Ausbau des Teilchenbeschleunigers am Cern beschrieb das Vorhaben so: «Es ist wie bei einer Hausrenovierung. Man baut eine neue Heizung ein, die effizienter ist, aber um mehr zu heizen braucht man mehr Holz, und entsprechend grössere Keller.»
Bild: dpa
Der Beschleuniger schafft aktuell eine Milliarde Protonenkollisionen in der Sekunde. Aber das reichte den Physikern nicht. Sie wollen mindestens fünf Milliarden Kollisionen erreichen. Dafür sollten zum einen mehr Protonen zirkulieren, und der Zusammenstoss soll künftig auf acht statt 16 Mikrometer fokussiert werden, um die Chance von Kollisionen zu erhöhen. Im Bild: Eine Werkstatt am Cern in Prévessin, Frankreich.
Bild: dpa
Völlig neu entwickelte Kabel liegen in einer Werkstatt am Cern: Weil die neuen Magnete stärkere Magnetfelder erzeugen sollen, mussten die Cern-Spezialisten erst Kabel entwickeln, die das aushalten können. Auch für den Stromtransport von der Steckdose zu den Magneten schufen sie Kabel aus neuen Materialen, in diesem Fall Magnesium2Borite, einem selbst bei hohen Temperaturen superleitenden Material.
Bild: dpa
Mitarbeiter stehen in einer Werkstatt am Cern. Viele Cern-Erfindungen sind heute Allgemeingut, als Komponenten in Handys, bei diagnostischen Prozessen wie der Computertomografie, in der Halbleiterproduktion und bei der Tumorbehandlung. Und natürlich «die Mutter aller Erfindungen»: das am Cern entwickelte World Wide Web, das Internet.
Bild: dpa
Es ist schon die grösste Forschungsmaschine der Welt: der Teilchenbeschleuniger beim Cern in Genf. Jetzt planen die Physiker etwas noch Gigantischeres.
Physiker am grössten Teilchenbeschleuniger der Welt planen ein Zukunftsprojekt mit gigantischen Ausmassen – und Kosten. Falls ihre Pläne umgesetzt werden, entsteht bei der Europäischen Organisation für Kernforschung (Cern) im französisch-schweizerischen Grenzgebiet bei Genf ein 100 Kilometer langer ringförmiger Tunnel teils unter dem Genfer See.
In dem Beschleuniger Future-Circular Collider (FCC), für den insgesamt 27 Milliarden Franken veranschlagt sind, würden ab Ende der 30er-Jahre Elektronen und Positronen auf Kollisionskurs gebracht. Zum Vergleich: Der bestehende Teilchenbeschleuniger LHC hat einen 27 Kilometer langen Tunnel.
«Das Projekt würde sich im Genfer Becken gut realisieren lassen», sagte Studienleiter Michael Benedikt der Deutschen Presse-Agentur zur Veröffentlichung der Konzeptstudie in Genf. Die existierenden Anlagen könnten weiter genutzt werden, etwa als Vorbeschleuniger.
Wie entstand das Universum?
Die Cern-Physiker suchen unter anderem Erkenntnisse über die ersten Nanosekunden nach dem Urknall und der Entstehung des Universums. Zudem wollen sie bislang unbekannte Teilchen nachweisen.
Zur Simulation von Atombomben und zur Suche nach Ausserirdischen: Dafür werden Supercomputer gebraucht.
Bild: Keystone/Getty Images/pal
Der schnellste Computer Europas steht in Lugano.
Bild: Keystone
Piz Daint heisst das Schweizer Rechenmonster.
Bild: Keystone
Die Wettervorhersage jeden Abend im Fernsehen ist höchstwahrscheinlich Produkt eines Supercomputers. Mit Millionen von Messdaten kann dieser unzählige Wetterszenarien durchrechnen und das wahrscheinliche Wetter der nächsten Tage vorhersagen.
Bild: iStock
Auch in der Medizin sind Supercomputer immer gefragter. Sie helfen etwa die DNA eines Menschen zu katalogisieren und auf Erbfehler zu durchsuchen.
Bild: iStock
Besonders bei der Simulation und Analyse von komplexen Physik-Prozessen sind Supercomputer heute unersetzlich. Die unfassbare Menge an Daten, die etwa der Teilchenbeschleuniger im CERN erzeugt, kann kein Mensch auswerten.
Bild: Getty Images
Bevor heute von einem neuen Produkt ein Prototyp zum Anfassen gebaut wird, wird dieses meist ausführlich am Computer simuliert. Flugzeug- oder Autohersteller beispielsweise nutzten Computersimulationen um etwa die Aerodynamik eines neuen Vehikels zu testen.
Bild: Getty Images
Supercomputer können eine nukleare Explosion in allen ihren Details simulieren und Militärs können so Änderungen oder Verbesserungen ihrer Waffen gefahrlos, geheim und ohne Verletzung internationaler Abkommen testen.
Bild: Getty Images
Das SETI-Projekt sucht nach Signalen einer ausserirdischen Zivilisation. Solange diese nicht gerade im Stil von «Independence Day» Weisses Haus und Eiffelturm in die Luft jagt, sind Zeichen von Aliens wohl eher versteckt. Teleskope auf der ganze Welt nehmen dazu Radiosignale aus dem All auf und Supercomputer durchsuchen dann die Aufnahmen und können kosmisches Rauschen von Zeichen ausserirdischer Kommunikation unterscheiden.
Bild: Keystone
In unsere ganz Welt vielleicht eine Simulation? Sind wir selbst und damit dieser Artikel die Kreation eines Supercomputers? Diese «Simulationshypothese» genannte Theorie wird in der Wissenschaft und unter führenden Köpfen in der Tech-Welt durchaus ernsthaft diskutiert.
Bild: Getty Images
Der bestehende LHC-Beschleuniger dürfte noch 20 Jahre laufen, sagte Benedikt. Er wurde im Dezember für zweijährige Wartungsarbeiten abgeschaltet. Parallel wird bereits an einem Ausbau mit stärkeren Magneten gearbeitet, dem sogenannten HiLumi LHC-Projekt. Es soll 2025 fertig sein. Die Physiker wollen damit die Zahl der Protonenkollisionen pro Sekunde von einer auf fünf Milliarden erhöhen.
Zunächst würden in dem neuen Tunnel Elektronen und Positronen zur Kollision gebracht. Der FCC wäre dabei bis zu 100'000 mal leistungsfähiger als bisherige Anlagen am Cern, so Benedikt. Nach 15 Jahren Betrieb könne die Maschine durch einen Protonen-Beschleuniger ersetzt werden, der sowohl bei Kollisionsenergie als auch bei der Anzahl der Kollisionen etwa zehn mal so leistungsfähig wäre wie das HiLumi-Projekt. Der Protonenbeschleuniger würde denselben 100 Kilometer langen Tunnel nutzen.
Cern-Mitglieder entscheiden über Bau
Die Cern-Physiker haben ihr Konzept im Rahmen der zur Zeit diskutierten neuen europäischen Strategie für Teilchenphysik vorgelegt. Bis 2020 wollen Wissenschaftler aus ganz Europa Empfehlungen geben, wie die Teilchenphysik vorangebracht werden kann.
Ob der neue Teilchenbeschleuniger tatsächlich gebaut wird, müssten die 22 Mitgliedsstaaten des Cern entscheiden. Das Projekt würde in der ersten Phase neun Milliarden Euro kosten. Der Protonenbeschleuniger, der nach 2055 in Betrieb gehen würde, würde etwa weitere 17 Milliarden Franken kosten.
Die «National Aeronautics and Space Administration» wurde 1958 als zivile US-Bundesbehörde für Raumfahrt und Flugwissenschaft gegründet. Die NASA fungiert mit rund 17'000 Beschäftigten auch als wichtige geo- und klimawissenschaftliche Forschungsstation, doch ins kollektive Gedächtnis der Menschheit ist sie durch ihre Gehversuche im Weltall gerückt. Wir zeigen in dieser Galerie Schlüsselmomente der US-Raumfahrtbehörde.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Ein erklärtes Fernziel der NASA mit Hauptsitz in Washington D.C. ist ein bemannter Flug zum Mars, möglicherweise mit dem in Entwicklung befindlichen Raumschiff Orion. Ob möglicherweise private Investoren der staatlichen Institution zuvorkommen, ist derzeit ungewiss. Diese Grafik spielt in jedem Falle noch Zukunftsmusik.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Im Rahmen des New-Frontiers-Programms erforscht die NASA unser Sonnensystems mit Raumsonden. Die «New Horizons» hob im Januar 2006 ab, um den Pluto und seinen Mond Charon sowie den Kuipoergürtel zu erkunden. Im Januar 2019 sollte die Sonde den transneptunischen Himmelskörper 2014 MU69 erreichen.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Ein «Selfie» des Marsrovers Curiosity am Aeolis Mons auf dem erdnächsten Planeten vom August 2015. Drei Jahre zuvor war die Sonde auf dem Mars gelandet. Seitdem hat die Curiosity gut 12 Kilometer zurückgelegt und gestochen scharfe Bilder von der leblosen Oberfläche des Roten Planeten geliefert.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Die solargetriebene Sonde Juno wurde im August 2011 gestartet und schwenkte im Juli 2016 in eine Umlaufbahn um den Jupiter ein. Sie erforscht den Gasplaneten aus einer polaren Umlaufbahn.
Bild: Keystone
Was mit Sonden (noch) nicht erreichbar ist, wird für uns durch das Hubble-Weltraumteleskop sichtbar wie hier das Paar der etwa 70 Millionen Lichtjahre entfernten Antennen-Galaxien im Sternbild Rabe. Der um die Erde kreisende Satellit ist für das blosse Auge sichtbar, allerdings nicht von der Schweiz aus, da er nicht über den Horizont steigt
Bild: Gemeinfrei/NASA
Im Jahr 2021 könnte das in Entwicklung befindliche James-Webb-Weltraumteleskop die Nachfolge von Hubble antreten. Das wesentlich leistungsstärkere Teleskop ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA, der ESA und der kanadischen Weltraumagentur CSA.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Die NASA liefert auch Daten über umweltrelevante Vorgänge auf der Erde und misst zum Beispiel die Grösse des Ozonlochs über der Antarktis ...
Bild: Gemeinfrei/NASA
... oder die weltweite Lichtverschmutzung.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Gemeinsam mit anderen Raumfahrtbehörden begann die NASA 1998 mit dem Bau an der Internationalen Raumstation (ISS). Seit November 2000 ist die ISS dauerhaft von Astronauten bewohnt. Die in einer Höhe zwischen 370 bis 460 Kilometern um die Erde kreisende Station wird laufend erweitert und verbessert.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Durch tödliche Unfälle erlebte die NASA im Laufe ihrer Geschichte auch schwere Rückschläge. So kam die gesamte siebenköpfige Besatzung der Raumfähre Columbia ums Leben ...
Bild: Keystone
... als das Space Shuttle am 1. Februar 2003 nach einer zweiwöchigen Mission beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre auseinanderbrach.
Bild: Keystone
Tief ins Gedächtnis der Menschheit brannte sich die Mission «Apollo 11» der NASA ein. Am 16. Juli 1969 startete die Raumkapsel an der Spitze der Trägerrakete Saturn V von Cape Canaveral in Florida ...
Bild: Gemeinfrei/NASA
... und brachte drei US-amerikanische Astronauten zum Mond. Der erste Mensch auf dem Erdtrabanten war am 21. Juli Neil Armstrong, der hier seinen Kollegen Buzz Aldrin fotografiert.
Bild: Gemeinfrei/NASA
Der erste Mensch, den die NASA in den Weltraum bringen konnte, war Alan Shepard. Nach einem 15-minütigen suborbitalen Flug erreichte er am 5. Mai 1961 wohlbehalten die Erdoberfläche. Der sowjetrussische Kosmonaut Juri Gagarin war der NASA allerdings mit seiner Erdumrundung am 12. April 1961 als erster Mensch im All zuvorgekommen.
Bild: Gemeinfrei/NASA
