Winzige Wasserstoffkerne, die nahezu lichtschnell durch einen 27 Kilometer großen Ring rasen, um dann frontal aufeinanderzuprallen. Das ist das Funktionsprinzip des weltgrößten Teilchenbeschleunigers, des LHC in Genf. Dabei kreisen immer einige Milliarden Kerne gleichzeitig im Ring. Zwar bringen alle zusammen nur den Bruchteil der Masse eines Salzkorns auf die Waage. Dennoch ist ihre Wucht, ihre Bewegungsenergie, enorm.
"Und zwar entspricht die Energie der eines Flugzeugträgers, der mit zehn Kilometer pro Stunde fährt. Da müssen Sie sich vorstellen, dass der Bruchteil eines Salzkorns auf einen Flugzeugträger geschossen wird, und der fährt danach zehn Kilometer pro Stunde. So eine hohe Energie ist das", sagt Alexander Schmidt von der Universität Hamburg, einer der vielen Physiker, die am LHC experimentieren.
Entdeckung des Higgs-Teilchen
2010 legte die Maschine los. 2012 gelang eine erste Entdeckung.
"Das Higgs-Boson erklärt, warum die elementaren Bestandteile der Materie überhaupt eine Masse haben. Es wurde jahrzehntelang gesucht. Und am LHC hat man das 2012 endlich entdecken können."
Ein Triumph für das CERN - auch wenn die Entdeckung wegen der bewährten Theorie der Teilchenphysik erwartet worden war, dem Standardmodell. Noch spannender wäre aber die Entdeckung von neuen, unerwarteten Teilchen. Die nämlich könnten Fragen beantworten, auf die das Standardmodell keine Antworten weiß.
"Zum Beispiel wissen wir nicht, was dunkle Materie ist. Wir wissen aus astronomischen Beobachtungen, dass im Universum 95 Prozent der Energie nicht verstanden ist. Die wird nicht durch das Standardmodell beschrieben."
"Wie eine Ballmaschine auf dem Tennisplatz"
Der LHC soll Antworten auf diese Fragen liefern. Um die Chancen dafür zu erhöhen, hatte ihn das CERN deutlich aufgemotzt. Jetzt können die Kerne im Ring mit nahezu doppelter Wucht kollidieren. Genau das soll, hofft Alexander Schmidt, den Durchbruch bringen.
"Das kann man sich vorstellen wie eine Ballmaschine auf dem Tennisplatz: Eine Ballmaschine mit niedriger Energie schafft es nicht, die Bälle über das Netz zu schießen. Wenn man dann die Energie ein bisschen höher dreht, dann schafft die das plötzlich. Dann sind plötzlich auf der anderen Seite des Platzes viele Bälle, es ist voll mit Bällen. So muss man sich das auch beim LHC vorstellen: Möglicherweise hat durch diese Erhöhung der Energie jetzt ein Schwelleneffekt stattgefunden, sodass wir die neuen Teilchen, die die offenen Fragen erklären würden, in großer Menge entdecken."
Im Sommer 2015 startete der aufgemotzte LHC. Erste, noch vorläufige Daten liegen schon vor. Aber:
"Da hat man bis jetzt noch keine wirklichen neuen großartigen Entdeckungen gemacht."
Winziger Buckel in Messkurven
Doch es gibt eine Ausnahme: Bei einer bestimmten Energie, bei 750 Gigaelektronenvolt, zeigt sich in den Messkurven ein winziger Buckel, der da nicht hingehört. Und dieses Buckelchen sorgt für Aufregung.
"Es ist interessant, dass die komplette Physikergemeinschaft da jetzt draufstarrt und kuckt, was passiert ist. Ist also sehr spannend."
Zwar ist es gut möglich, dass hinter diesem Messbuckel lediglich der blanke Zufall steckt und kein richtiges Teilchen. Dennoch schießen die Vermutungen, was dahinterstecken könnte, ins Kraut: Es sind schon 250 Veröffentlichungen erschienen, die das vermeintliche Phänomen erklären wollen.
"Es gibt Interpretationen, die das Ganze in den Zusammenhang mit der dunklen Materie bringen. Es gibt Ansätze, dass das Higgs-Boson gar kein Elementarteilchen ist, sondern ein zusammengesetztes Teilchen. Da gibt es eine ganze Vielzahl von Interpretationen."
Da hilft nur eines, meint Alexander Schmidt.
"Die einzige Möglichkeit ist, mehr Daten zu sammeln. Wir müssen mehr Daten mit dem LHC produzieren."
Genau das wird nun passieren. Im April läuft die Maschine nach einer Winterpause wieder an, bis Ende 2018 soll sie das 25-fache der bisherigen Datenmenge sammeln. Und dann dürfte klar sein, ob man tatsächlich einer Sensation auf der Spur ist – oder bloß einem falschen Alarm aufgesessen ist.
