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2008-09-05 【中央社】
歐洲粒子物理研究中心十日將啟用威力強大的大型強子對撞機，進行粒子束對撞實驗。今天公佈的報告指出，擔憂這起實驗的人大可放心，實驗不會讓地球被吞噬，也不會使地球變為灰色黏稠物。
大型強子對撞機在網路上引起熱烈討論，民眾擔憂它會釋放強大能量，製造出無法控制的黑洞，吞噬地球，或釋出「奇子」，將地球變成一團奇怪的物質。
不過最新報告顯示，這種說法沒有根據。
報告指出，大型強子對撞機進行的撞擊，只是重現地球通過高能量宇宙光束時發生的自然現象。
報告說：「大自然已經在地球上進行約十萬次等同大型強子對撞機的實驗，而地球還是存在。」
這份報告由日內瓦歐洲粒子物理研究中心五位物理學家撰寫。這個機構負責大型強子對撞機的操作。
歐洲粒子物理研究中心科學家二零零三年曾公佈報告，指對撞計劃安全無虞。該中心這次再要求五名物理學家檢討當年的評估報告。
大型強子對撞機設在法國與瑞士邊界二十七公里長的隧道內，十日將展開第一階段計畫。
Im Gespräch: Rolf-Dieter Heuer
„Unser Weltbild wird sich verändern"
Anfang kommenden Jahres übernimmt Rolf-Dieter Heuer die Leitung des Forschungszentrums CERN in Genf – und wird damit Chef des weltgrößten Teilchenbeschleunigers LHC. Zum Start der LHC-Anlaufphase in der kommenden Woche sprach der Physiker mit dem Handelsblatt über Schwarze Löcher, Medizinbälle und das Teilchen Gottes.
Herr Heuer, kommende Woche startet die heiße Testphase des größten Teilchenbeschleunigers der Welt, des LHC am Genfer Forschungszentrum CERN. Sie übernehmen im Januar die Leitung des CERN. Wird die Physik dank des LHC am Ende Ihrer Amtszeit eine völlig andere sein als heute?
Eine völlig andere sicher nicht. Denn das, was wir jetzt wissen, ist ja nicht falsch. Ich denke aber, dass sich unser Blick dann deutlich erweitert haben wird. Die Physik wird wohl in eine neue Erkenntnisdimension vorgestoßen sein.
Man kann es vielleicht mit dem Zustand Anfang des 20. Jahrhunderts vergleichen, als in der Physik alles weitgehend geklärt zu sein schien. Mit diesem Argument riet seinerzeit sogar ein Lehrer dem jungen Max Planck vom Physikstudium ab. Und dann setzte eine regelrechte Physik-Revolution ein: Einstein entwickelte die Relativitätstheorie, Planck selbst begründete die Quantenphysik - um nur zwei Beispiele zu nennen.
Vielleicht stehen wir heute vor einer ähnlichen Revolution: Wir verstehen die Vorgänge im sichtbaren Universum sehr gut - aber sichtbar sind ja gerade einmal etwa fünf Prozent dieses Universums. Den Rest bilden zwei Phänomene, über die wir bislang so gut wie nichts wissen: die Dunkle Materie und die Dunkle Energie. Und gerade hier verspreche ich mir durch den LHC Erkenntnisse, die unser Weltbild entscheidend verändern können.
95 Prozent des Universums sind also praktisch unerforscht - da wartet viel Arbeit auf den LHC. Wie kann ein Teilchenbeschleuniger dieses dunkle Universum erforschen?
Dunkle Materie verhält sich im Prinzip so wie sichtbare Materie. Sie verrät sich aber nur indirekt, durch den Einfluss ihrer Gravitation auf die sichtbare Materie. Unsere Vermutung ist, dass Dunkle Materie aus Teilchen besteht, die nur eine ganz schwache Wechselwirkung mit anderen Teilchen haben - deshalb haben wir sie noch nicht entdeckt. Der LHC könnte diese Teilchen erzeugen, so dass wir sie nachweisen und damit untersuchen können.
Über die Dunkle Energie wissen wir praktisch gar nichts. Wir können nur beobachten, dass irgendetwas das Universum auseinander treibt - wir nennen es Dunkle Energie. Und jetzt wird es wenig theoretisch: Das Universum dehnt sich aus, und zwar in alle Richtungen. Das heißt, die Dunkle Energie, die das Universum auseinander treibt, wirkt richtungsunabhängig. In der Physik nennen wir so etwas einen Skalar: Eine physikalische Größe, die richtungsunabhängig ist. Und einen fundamentalen Skalar, der die Dunkle Energie erklärbar machen könnte, haben wir bislang in der Physik noch nicht nachgewiesen.
Und der LHC könnte einen solchen Nachweis erbringen?
Einen Nachweis für die Dunkle Energie wohl nicht. Aber ein Ziel, das wir mit dem Bau des LHC erreichen wollen, ist der Nachweis des so genannten Higgs-Teilchens - ein Elementarteilchen, das bislang nur theoretisch vorhergesagt wurde, dessen Existenz aber bestimmte offene Fragen im Standardmodell der Teilchenphysik beantworten würde. Dieses Higgs-Teilchen, wenn es denn existiert, wäre auch ein Skalar. Um keine Missverständnisse aufkommen zu lassen: Ich sage nicht, dass das Higgs-Teilchen etwas mit der Dunklen Energie zu tun hat. Aber das Higgs-Teilchen wäre der erste fundamentale Skalar, den wir untersuchen könnten. Und vielleicht gäbe uns das auch erste Hinweise auf die Dunkle Energie.
Aber das ist sehr spekulativ. Ich beschränke mich lieber auf die Dunkle Materie. Und die macht immerhin rund 25 Prozent des Universums aus. Wenn Sie bedenken, dass wir rund 40 Jahre gebraucht haben, um die 5 Prozent des sichtbaren Universums einigermaßen zu verstehen, wäre ich sehr glücklich, wenn uns der LHC in den nächsten Jahren die Daten liefern würde, um diese 25 Prozent zu verstehen.
Kommen wir noch einmal auf das Higgs-Teilchen zu sprechen, das manchmal wegen seiner fundamentalen Bedeutung auch als Teilchen Gottes bezeichnet wird. Es wäre der Baustein, der das jetzige Standardmodell der Physik passend machen würde?
Nicht passend, sondern gültig. Wenn es das Higgs-Teilchen nicht gibt, dann bricht das Standardmodell der Physik in seiner jetzigen Form zusammen. Das faszinierende am Standardmodell ist ja, dass es den meisten Präzisionsmessungen standhält. Es ist fantastisch, es erklärt unheimlich viel - aber, und das ist das frustrierende, es lässt auch viele Fragen offen. Wenn der LHC das Higgs-Teilchen nicht entdecken würde, müsste man das Standardmodell überarbeiten. Dann müssten sich die theoretischen Physiker neu am Kopf kratzen und überlegen, wie sie es sonst machen können.
Rolf-Dieter Heuer, designierter Chef des Forschungszentrum CERN, traut dem Teilchenbeschleuniger LHC eine Revolution unseres Weltbilds zu.
Warum glauben Sie, dass gerade der LHC das Gottesteilchen entdecken wird?
Er deckt den richtigen Energie- und damit den richtigen Massebereich ab. Wir haben jetzt seit Jahrzehnten mit unterschiedlichen Beschleunigern gemessen und wissen daher: Wenn es das Higgs-Teilchen gibt, muss seine Masse in einem bestimmten Bereich liegen. Diesen erlaubten Massebereich deckt der LHC vollständig ab.
Wenn also der LHC das Higgs-Teilchen nicht findet, dann findet es auch kein noch größerer Teilchenbeschleuniger? Denn das ist ein Vorwurf, der mitunter gegen Projekte wie den LHC erhoben wird: Dass Teilchenphysiker zwar immer größere Beschleuniger bauen, die offenen Fragen, die sie mit diesen Anlagen klären wollen, aber größtenteils nach wie vor offen sind.
Dem würde ich entgegnen, dass wir nicht immer größere Beschleuniger bauen, sondern immer bessere. Stellen Sie sich vor, Sie stehen vor einem Lattenzaun, wissen aber nicht, was das für ein Objekt vor Ihnen ist. Wenn Sie einen Medizinball auf den Zaun werfen, kommt er immer wieder zu Ihnen zurück. Sie denken, Sie stehen vor einer Mauer, dabei war lediglich der Medizinball zu groß, um zwischen den Latten hindurchzugehen.
Wenn Sie mit Tischtennisbällen auf den Zaun werfen, können Sie, wenn Sie häufig genug werfen und das Ergebnis aufzeichnen, die Konturen des Lattenzauns herausbekommen. Und wenn Sie mit Stecknadelköpfen werfen, finden Sie sogar die Astlöcher in den Zaunlatten. Das zeigt: Sie müssen kleiner sein mit Ihrer Untersuchungssonde - und Sie müssen oft genug werfen. Um im Bild zu bleiben: Mit dem LHC haben wir jetzt die Möglichkeit, mit Stecknadelköpfen zu werfen.
Das ist aber auch mit einem höheren finanziellen Aufwand verbunden: sechs Milliarden Euro.
Das stimmt, wenn man alle Kosten, etwa auch für Personal, zusammennimmt. Aber dabei muss natürlich zum einen der Faktor Globalität berücksichtigt werden: Es sind ja drei Weltregionen beteiligt - Europa, Asien und Amerika. Und das Projekt hat eine lange Laufzeit: 14 Jahre hat allein der Bau der Anlage gedauert, von der Betriebszeit ganz zu schweigen - rechnet man das auf ein Jahr um, ist das gar nicht mehr so viel.
Stichwort lange Bauzeit: Der Start des LHC musste mehrfach verschoben werden. Bleibt es beim jetzt angesetzten Termin im Oktober oder gibt es noch Probleme?
Alle Tests verlaufen bislang sehr positiv. Natürlich, bei so vielen Anschlüssen, Verbindungen, Magneten etc. gibt es immer einmal kleinere Probleme, etwa weil eine Polarität vertauscht wurde oder ein Messinstrument ausfällt. Aber das sind kleinere Ausfälle, die im Alltagsbetrieb vorkommen, das wird dann repariert. Größere Probleme haben sich bei den Tests bislang aber nicht abgezeichnet.
Am 10 September beginnen dann offiziell die Injektionstests, das heißt, man bringt die Teilchen erstmals wirklich auf eine Kreisbahn. Es ist ja nicht so, dass man einen Beschleuniger einfach einschaltet und dann funktioniert er. Man fängt schrittweise an, injiziert einen Teilchenstrahl in, sagen wir, ein Achtel des Kreises und schaut, ob alle Sensoren und Magnete arbeiten - und geht dann schrittweise weiter. Das ist der Beginn der Anlaufphase.
Am 21. Oktober wird dann die offizielle Einweihung stattfinden. |
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發表於 2008-9-5 09:30:11
樓主
