CERN

S CERN, di Europäisch Organisazioon fir Chäärnfoorschig, isch e Grooßfoorschigsyyriichtig in dr Neechi vu Gämf, wu zum Dail z Frankryych un zum Dail in dr Schwyz lyt. Am CERN wird fysikaalischi Grundlaagefoorschig driibe, vor allem duet mer mit Hilf vu grooße Daillibeschleiniger dr Ufböu vu dr Materie untersueche. Zurzyt (2024) isch dr wiichtigscht vu dr Daillibeschleiniger dr Large Hadron Collider (LHC), wu 2008 in Bedriib gnuu wooren isch.

E Luftbild vum CERN

S Akronym CERN laitet si vum franzeesische Name vum Root ab, wu dr Ufdraag fir d Grindig vu dr Organisazioon ghaa het, dr Conseil européen pour la recherche nucléaire. Di offiziälle Näme vum CERN sin European Organization for Nuclear Research uf Änglisch un Organisation européenne pour la recherche nucléaire uf Franzeesisch.

Zurzyt het s CERN 23 Mitgliidstaate. Mit rund 3.400 Mitarbaiter*ne (Stand: 31. Dezämber 2017) isch s CERN s wältwyt greescht Foorschigszäntrum uf eme Biet vu dr Daillifysik. Iiber 14.000 Gaschtwisseschaftler*ne us 85 Nazioone schaffe an CERN-Experimänt. S Jooresbudget vum CERN sin 2023 rund 1,23 Milliarde Schwyzer Franke gsii (ca. 1,27 Milliard Euro).

Gschiicht

Grindig

No zwoo UNESCO-Kumferänze z Florenz un z Paris hän elf europäischi Regierige d Veryybaarig zue me brovisoorische CERN unterschriibe. Im Mai 1952 het si dr brovisoorisch Root zum eerscht Mool z Paris droffe. Am 29. Juuni 1953, uf dr 6. Kumferänz vun brovisoorische CERN z Paris, hän Verdrätter*ne vu dr zwelf europäische Staate d Grindigsuurkund unterzaichnet. Im Oktoober 1953 isch uf ere Kumferänz z Amsterdam dr Sitz vun CERN un vum Laboratoorium in dr Neechi vu Gämf bstimmt woore. Am 24. Februar 1954 isch di 1. Kumferänz vum CERN-Root no dr Grindig z Gämf gsii. Am 29. Septämber 1954 hän siibe vu dr zwelf Mitgliidstaate dr Staatsverdraag zur Grindig ratifiziert. Am 10. Juuni 1955 isch dr Grundstai vum CERN-Laboratoorium dur dr Felix Bloch, dr eerscht reguleer Generaaldiräkter vum CERN, glait woore.

Eerschti Bschlyyniger

Uurspringli isch s CERN vor allem fir d Foorschig zue dr Chäärnenergy voorgsää gsii, scho bal het mer aber di eerschte Daillibschlyyniger böue. 1957 isch s Synchro-Zyklotron (SC), wu Protoone uf bis zue 600 MeV bschlyynigt het, in Bedriib gnuu woore, wu eerscht no iiber 33 Joor Bedriib anne 1990 abgschalte wooren isch. Am 24. Novämber 1959 isch s Protoone-Synchrotron (PS) mit ere (doodmool wältwyt hegschte) Protonenergy vu 28 GeV chuu, s wiird hite no bruucht as Voorbschlyyniger. 1965 het mer mit Frankryych veryybaart, ass di blaante Protoone-Spyycherring, Intersecting Storage Rings (ISR) gnännt, au uf franzeesischem Boode uusböue wääre. 1968 het dr Georges Charpak e Daillidetäkter erfunde, wu in ere gaasgfillte Chammere e grooßi Aazaal vu paralleel aagoonete Dreet fir e bessere Oorts- un Energyufleesig ghaa hetz. Är het mit däre Drootchammere dr Noowyys vu Dillli rewoluzioniert un het 1992 dr Nobelbryys fir Fisik iiberchuu. 1970 isch s Budget vum CERN 370 Millioone Franke gsii. D Cheschte sin 1970 zue 23 Brozänt dur d Bundesrepublik Dytschland, zue 22 Brozänt dur s Verainigt Cheenigryych un zue 20 Brozänt vu Frankryych drait woore.

1970/71 sin di grooße Blooterechammere Gargamelle un BEBC fir dUntersuechig vu Neutrino-Reakzioone in Bedriib gange. 1971 isch au dr ISR feertiggstellt woore. 1973 het dr André Lagarrigue mit Gargamelle di neitraale Streem vu dr Z0-Dailli entdeckt]. 1976 isch dr nei Bschlyyniger Super-Protoone-Synchrotron (SPS) chuu, wu uf eme Baanumfang vu 7 km Protoone mit 400 GeV liiferet. 1981 isch s Proton-Antiproton-Collider uusböue woore, doderby het dr Simon van der Meer d Tächnik vu dr stochastische Chielig bruucht. Im Mai 1983 sin am CERN d W- un d Z-Bosoone entdeckt woore, dr Carlo Rubbia un dr Simon van der Meer hän dooderfiir 1984 dr Nobelbryys iiberchuu.

Im Lauf vu dr iibe 60-jeerige Gschiicht sin die Bschlyyniger bruucht un in dr Zwischezyt wider abböue oder us em Bedriib gnuu woore:

• Large Electron-Positron Collider (LEP, dr Voorgänger vum LHC, usser Bedriib)
• Synchro-Cyclotron (Synchro-Zyklotron, usser Bedriib)
• Intersecting Storage Rings (Spyycherring, ISR, usser Bedriib)
• Low Energy Antiproton Ring (LEAR, zum LEIR umböue)

Experimänt un Aalaage

Grundlaagefoorschig

Am CERN foorscht mer am Ufböu vu dr Materie un zue dr fundamentaale Wägselwiirkige zwische dr Elementaardailli, un doodermit an zue dr Froog, us wass s Uniwersum bstoot un wie s verhebt. Mit grooße Daillibschlyyniger wääre Dailli fascht uf Liechtgschwindigkait bschlyynigt un zur Kollisioon brocht. Mit ere Vyylzaal vu unterschiidlige Daillidetäkter wääre druf d Fluugbaane vu dr Dailli rekonschtruiert, wu bi dr Kollisioone entstande sin, doodrus cha mer derno Ruggschliss zie zue dr Aigeschafte vu dr kollidierte un dr nei entstandene Dailli. Fir d Häärstellig un dr Bedriib vu däne Aalaage bruucht s en enoorme tächnische Ufwand un extreemi Aafoorderige an d Rächnerlaischtig fir d Daatenuuswäärtig. Au us däm Grund wird s CERN internazionaal bedriibe un finanziert.

Bschlyyniger

Lineaarbschlyyniger im CERN

Am Aafang vu dr Experimänt steen Bschlyyniger, wu d Dailli uf di kineetisch Energy bringe, wu s bruucht fir d Untersuechige. Wiichtig sin doo s Super Proton Synchrotron (SPS) fir d Voorbschlyynigung un dr Large Hadron Collider (LHC), dr Grooß Hadroone-Spyycherring, dr mit Abstand greescht un ufwändigscht Bschlyyniger, wu am Aafang vu vyylne Experimänt stoot. Anderi Aalaage sin d CERN Hadron Linacs:

• Protoone-Lineaarbschlyyniger (Linac2; 50 MeV)
• Schwäärjoone-Lineaarbschlyyniger (Linac3)
• Protoone-Lineaarbschlyyniger (Linac4; 160 MeV)

un derzue:

• Proton Synchrotron Booster (PSB)
• Proton Synchrotron (PS)
• Low Energy Ion Ring (LEIR)
• Antiproton Decelerator (AD)
• Isotope Separator On Line DEvice (ISOLDE)

Large Hadron Collider

Aktuälle Ufböu vum LHC

Dr Large Hadron Collider (LHC) isch dr greescht Daillibschlyyniger vu dr Wält. Dr Bschlyynigerring het en Umfang vu 26.659 m un s het 9.300 Magneet din. Fir d Duurfierig vu dr Experimänt mueß mer dr Spyycherring in zwee Schritt uf d Bedriibstämperatuur aabe chiele. Im eerschte Schritt wääre d Magneet mit Hilf vu flissigem Stickstoff uf 80 K (−193,2 °C), in eme zweete Schritt mit flissigen Helium uf 1,9 K (−271,25 °C) aabe gchielt. Derno wird d Aalaag kontrelliert uffegfaare. D Dailli wääre in e baar Umlaif fascht uf Liechtgschwindigkait bschlyynigt un mit ere extreem hooche kineetische Energy zur Kollisioon brocht.

Am 8. Augschte 2008 sin di eerschte Protoone in LHC gschosse woore, am 10. Septämber 2008 het s dr eerscht Rundumlauf vu Protoone gee. Am 30. Meerz 2010 isch s zum eerscht #Mool glunge, Protoone mit ere Rekordenergy vu jee 3,5 TeV (also insgsamt 7 TeV) ufenanderdräffe z loo. S sin au erfolgryych Blei-Joone zur Kollisioon brocht woore, un mer het Blei-Joone mit Protoone kollidiert.

2012 isch d Gsamtenergy uf 8 TeV uffebrocht woore. Syterhäär operiert dr LHC in ere Folg vu Runs, wu Experimänt laufe, unterbroche vu blaanmääßige Pause, wu mer fir Reparatuure un Verbesserige bruucht. No dr eerschte Langzyt-Abschaltig Long Shutdown LS1 isch dr LHC syt em 5. April 2015 mit ere Gsamtenergy vu 13 TeV glofe. Vu Ändi 2018 aa isch dr LHC im Rame vum zweete blaanmääßige lange Shutdown (LS2) uf dr Bedriib bi dr Designenergy vu 14 TeV un ere heechere Kollisioonsraate ufgrischtet woore, syt 22. April 2022 lauft „Run 3“.

Detäkter

D Dailli, wu bi dr Kollisioone entstee, wääre im Rame vu verschiidene Experimänt mit Hilf vu Detäkter regischtriert un druf vu internazionaale Wisseschaftler-Team mit speziälle Computerbrogramm analysiert. D Experimänt bzw. Detäkter am LHC sin:

• ALICE (A Large Ion Collider Experiment) isch e Vyylzwäckdetäkter, optimiert fir Kollisioone vu Schwäärjoon, zum Byyschpel Blei, wu extreemi Energydiichtene yydrätte.
• ATLAS (A Toroidal Lhc ApparatuS) mit eme ziibelefeermige Ufböu untersuecht vor allem hoochenergeetischi Prooton-Prooton-Kollisioone. Im Juuli 2012 isch mit ATLAS in Verbindig mit CMS dr Noowyys (5σ) vum syter 1964 vermuetete Higgs-Boson glunge. Fir d Vereffetlichunge zue dr Vorhäärsaag vu däm Dailli isch no dr Entdeckig dr Physik-Nobelbryys vergee woore. Derzue wird mit ATLAS no supersimmeetrische Dailli gsuecht.
• CMS (Compact Muon Solenoid) untersuecht au Proton-Proton-Kollisioone; Bsunderhaite sin e Kalorimeeter us Bleiwolframat-Krischtall fir hoochenergeetischi Fotoone, zuesätzligi Halblaiterspuurdetäkter un e Myon-Noowyyssischteem. CMS un ATLAS sin eso ufgstellt, ass si ne geegesytigi Iberbriefig vu wisseschaftlige Resultaat garantiere.
• LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) vermisst CP-Verletzig bi B- un D-Mesoone, un suecht no sältene Verfäll vu Hadroone, wu s schwäär Bottom-Quark din het.
• TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement) fir s Ermittle vu dr Greeßi vum Proton mit ere Gnauigkait, wu mer bishäär noonig ghscafft het.
• LHCf (Large Hadron Collider forward) untersuecht Kollisioonsprodukt, wu fascht exakt in Riichtig vu dr Daillistraale fliege. D Ergebnis wääre unter anderem bruucht fir d Simulazioon vu dr kosmische Straalig.
• MoEDAL (Monopole and Exotics Detector at the LHC) suecht no magneetische Monopool un meeglige Relikt vu mikroskoopische Schwaarze Lecher un supersimeetrische Dailli.

Anderi fisikaalischi Experimänt

Nääbe dr Experimänt am LHC duet mer mit d andere Bschlyyniger un Detäkter anderi Experimänt duurefiere go d Hadroonstruktuur un -produkzioon, d Neutriinooszillazioon un di Dunkel Materrie untersueche:

• COMPASS-Experimänt (Common Muon Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy): COMPASS isch e Experimänt us dr Hoochenergyfisik am Super Proton Synchrotron (SPS). Zyyl vum Exerimänt isch zum ainde d Foorschig an dr Hadroonstruktuur un zum andere Hadroonschpäktroskopy mit Myon- un Hadroonstraale mit hoocher Intänsiteet. S COMPASS-Schpäktremeeter isch in dr Joor 1999 bis 2000 ufböue un im Rame vun eme tächnische Run 2001 in Bedriibg gnuu woore. D Daatenaam het im Summer 2001 aagfange un wiird noch ere aijeerige Unterbrächig syt 2005 fuurtgsetzt. 240 Wisseschaftler*ne us 12 Länder un 28 Inschtitut sin bi COMPASS engaschiert.
• NA61/SHINE Experimänt (SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment): NA61/SHINE foorscht an dr Hadroonprodukzioon bi Kollisioone vu verschiidene Hadroon- un Joonstraale mit diwäärse nukleare Target bi SPS Energy. D Zyyl vum Experimänt umfasse d Untersuechig vu dr Aigeschafte vum Confinement|onset of deconfinement, d Suech noch em kritische Punkt vu dr Materie, wu staark wägselwiirkt, un Referänzmässige fir Experimänt mit Neutriino (T2K) un kosmischer Straalig (Pierre-Auger-Observatoorium).
• CNGS (CERN Neutrinos to Gran Sasso): Zyyl vum Experimänt isch s, d Neutriinooszillazioon z untersueche. Dooderzue wird mit Hilf vum SPS-Bschlyyniger e Neutriino-Straal gmacht, wu mit em OPERA im italieenische Laboor Gran Sasso National Laboratory (LNGS) detektiert un untersuecht wiirdl. Mit dr Konschtrukzioon het mer im Septämber 2000 aagfange. Am 18. Augschte 2006 het OPERA dr eerscht Neutriino-Straal detektiert, am 2. Oktoober 2007 dr eerscht Straal us em CERN
• ISOLDE (Isotope Separator On Line DEvice): ISOLDE isch e online Isotoope-Masseseperaater, wu ne Vyylzaal vu radioaktiive Joonestraale cha dermit gmacht wääre, wu in Experimänt vu dr Atoom-, Chäärn-, Aschtro- un Feschtkeerperfisik un biomediziinische Stuudie bruucht wääre. Iiber 700 Isotoop vu 70 verschiidene Elemänt mit Läänbesduure bis in Millisekunde-Beraich het mer bishäär untersuecht.
• CAST-Experimänt (CERN Axion Solar Telescope): In däm Experimänt versuecht mer, mit eme seli staarke Magneetfäld sognännti solaari Axioone noozwyyse. Des sin hypotheetischi, subatomaari Dailli, wu mit gweendliger Materie nume seli schwach wägslewiirke, wu as Hauptkandidaate fir d Exischtänz vu Dunkler Materie gälte.

Dernääbe wääre au ne Hufe chlaineri Experimänt duuregfiert, unter anderem:

• CLOUD-Experimänt (Cosmics Leaving Outdoor Droplets): CLOUD isch e internazionaal Projäkt am Proton Synchrotron (PS) zum Untersueche vum Yyfluss vu kosmischer Straalig uf d Bildig vu Kondensazioonschyym (Aerosool) in dr Atmosfääre un dodermit uf d Bildig vu Wulke. CLOUD lauft syt 20096.

Computertächnik

Server im Rächezäntrum.

Rächezäntrum im CERN.

Go di riisige Datenmänge, wu syt Novämber 2009 an dr vier grooße Experimänt ALICE, ATLAS, CMS un LHCb vum LHC aafalle, verschaffe chenne, het mer s LHC Computing Grid entwicklet, e Sischteem fir verdailt Rächne.

Au s World Wide Web het syni Uurspring am CERN. Go Foorschigsergeebnis uf aifachi Aart un Wyys unter dr Wisseschaftler*ne uusdusche, isch s Kunzäpt scho 1989 quasi as Nääbebrodukt vu dr aigetlige Foorschigsarbeit Tim Berners-Lee entwicklet woore.

Literatur

• Robert Jungk: Die große Maschine – Auf dem Weg in eine andere Welt. Bern/München/Wien, 1966
• Martin Beglinger: Der Staat der Physiker. In: Das Magazin, N° 43, 1. November 2013, Lauter Teilchenbeschleuniger: Menschen am Cern. Tamedia AG, Zürich.
• Hannelore Dittmar-Ilgen: 50 Jahre CERN – Ein Beitrag Europas für die Zukunft. In: Naturwissenschaftliche Rundschau. 57, 12, Stuttgart 2004, S. 653–660.
• Jürgen Drees, Hans Jürgen Hilke: 50 Jahre CERN, Physik Journal, Band 3, 2004, Nr. 10, S. 47–53
• Rolf Landua: Am Rande der Dimensionen. Gespräche über die Physik am CERN. Suhrkamp, Frankfurt am Main 2008, ISBN 3-518-26003-0.
• Andri Pol: Menschen am Cern – Europäische Organisation für Kernforschung. Herausgegeben von Lars Müller, mit Texten von Peter Stamm und Rolf Heuer. Lars Müller Publishers, Baden 2013.CERN
• History of CERN, 3 Bänd, North Holland
  • Band 1: Armin Hermann, Lanfranco Belloni, Gerhard John Krige, Ulrike Mersits, Dominique Pestre: Launching the European Organization for Nuclear Research
  • Band 2: Armin Hermann, Gerhard John Krige, Ulrike Mersits, Dominique Pestre, Laura Weiss: Building and Running the Laboratory, 1990
  • Band 3: Uusegee vum J. Krige, 1996

Weblink

 Commons: CERN – Sammlig vo Multimediadateie

• Websyte vum CERN

Fueßnote

46.2333333333336.0491666666667