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Datum: 14.06.2000

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Besuch im Kernforschungszentrum CERN in Genf

Mag. Ingrid Pekny, Mag. Franz Schneider

Animiert durch Mag. Heinz und Mag. Kurt Stockinger, Absolventen unseres Gymnasiums (Maturajahrgang 1993, erfolgreich abgeschlossenes Studium der Informatik, haben seit Mai 1999 im Rahmen ihrer Dissertation einen Forschungsauftrag im Kernforschungszentrum CERN), unternahmen während der "Herbstferien" neun Professoren, vorwiegend Physiker und Mathematiker, und unsere Sekretärin mit Gatten einen etwas anderen Kollegenausflug.

Wir trafen uns am Mittwoch, dem 27. Oktober 1999, abends am Wiener Westbahnhof und fuhren per Liegewagen bis Zürich und von dort frühmorgens noch weitere drei Stunden bis Genf.

Nur fünf Gehminuten vom Bahnhof entfernt konnten wir dann unsere Zimmer im Hotel International & Terminus beziehen.

Am Donnerstagnachmittag erkundeten wir zu Fuß die Altstadt von Genf, wo wir vom Turm der Kathedrale ST. Pierre den wunderschönen Ausblick über die Stadt und den See genossen; leider verwehrte uns ständiger Hochnebel den angeblich herrlichen Blick zu den Französischen und Schweizer Alpen. Der Donnerstagabend klang gemütlich aus, dauerte aber nicht allzu lange, denn am Freitag begann schon relativ zeitig die sehr interessante und kostenlose CERN-Besichtigung.

Um 9.00 Uhr empfingen uns die Stockinger-Zwillinge an der Rezeption des CERN- Hauptgeländes, wo wir zuerst eine etwa einstündige Information über das Labor für Teilchenphysik erhielten. Bis zum gemeinsamen Mittagessen in einem der beiden CERN-Restaurants hatten wir dann Gelegenheit, die ohne Führung zugängliche, täglich geöffnete Ausstellung MICROCOSM zu besuchen.

Bevor wir zum Detektor aufbrachen, zeigten uns die beiden Informatiker noch einen Teil der riesigen EDV-Anlage des CERN. Danach brachte uns ein vom CERN zur Verfügung gestellter Bus auf französisches Staatsgebiet zum Detektor ALEPH. Einhundert Meter unter der Erdoberfläche erklärte uns zuerst ein englischer Kernphysiker die Funktionsweise von ALEPH, und unter der Führung der Stockingers besichtigten wir dann die unterirdische Beschleuniger- und Detektoranlage. Beeindruckendes Detail am Rande – unsere Uhren streikten angesichts des starken Magnetfeldes in unmittelbarer Detektornähe. Überwältigt von vielen neuen Eindrücken und "teilchenbeladen" kehrten wir ins Hotel zurück.

Da unsere Heimreise erst für Samstagabend fixiert war, konnte jeder tagsüber nach Lust und Laune besichtigen, einkaufen usw. Die meisten von uns spazierten zum UNO-Viertel, wobei uns die extremen Sicherheitsvorkehrungen beim Palais de Nations schockierten – braucht eine Organisation für Frieden und Humanität Absperrungen und Zäune wie im Hochsicherheitstrakt eines Gefängnisses? Leider konnten wir vom laut Reiseführer schönen Park beim Palais nur einen kleinen Ausschnitt vom Botanischen Garten aus sehen.

Am Sonntag früh kamen wir pünktlich und wohlbehalten in Wien- West an.

Nach den Reiseschilderungen nun noch ein kurzer physikalischer Einblick in die Arbeit des CERN- Labors:

Alles im Universum besteht aus Atomen. Diese sind so winzig, dass eine Million Atome in eine Haaresbreite passen. Und selbst diese zunächst einmal für unteilbar gehaltenen Teilchen (atomos bedeutet unteilbar) bestehen wiederum aus noch kleineren Partikeln. Alle diese Elektronen, Quarks u. a. entstanden vermutlich vor etwa 15 Milliarden Jahren in einer unvorstellbar riesigen Explosion, dem Urknall. Eines der Ziele der Hochenergie-Physiker ist es, Bedingungen zu schaffen, wie sie möglichst kurz nach dem Big Bang geherrscht haben. Mit dem nächsten Beschleuniger, der beim CERN verwirklicht wird, dem LHC (Large Hadron Collider), will man "zurück" bis zu einem Millionstel von einem Millionstel der ersten Sekunde des Universums. Bei diesen Experimenten müssen dann so viele Daten verarbeitet werden, wie sie entstünden, wenn jeder Mensch der Erde gleichzeitig zwanzig Telefongespräche führte.

Die nebenstehende Abbildung zeigt die Hierarchie der Bausteine der Materie: Beim Eindringen in den Mikrokosmos mit Hilfe immer leistungsfähigerer Beschleuniger fand man mehrere Stufen kleinerer Bausteine der Materie.

Am Fuße des Jura- Gebirges im Nordwesten Genfs befindet sich der weltgrößte Teilchenbeschleuniger. CERNs 27km langer LEP- (Large Electron Positron Collider)- Ring liegt in einem 3,8 m breiten Tunnel etwa 100 m unterhalb der französisch- schweizerischen Grenze. Elektronen- und Positronenstrahlen, die auf dem CERN-Hauptgelände der Schweiz erzeugt werden, passieren zunächst eine Kette von Beschleunigern, bevor sie in LEP eingeschossen werden, wo sie nahezu mit Lichtgeschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen kreisen und so pro Sekunde ca. 11000mal den 27 km langen Ring durchlaufen. Die gegenläufig rotierenden Teilchen kollidieren an vier Punkten. Dort weitet sich der Tunnel zu riesigen Höhlen, in denen LEPs Detektoren untergebracht sind. Es sind dies vielschichtige Apparate, jeder so groß wie ein mehrstöckiges Haus mit dem Namen ALEPH, DELPHI, L3 und OPAL.

Die Teilchen stoßen frontal mit einer Energie von 100 GeV zusammen, wobei sie sich vernichten und Schwärme neuer Teilchen erzeugen, die von den Detektoren aufgezeichnet werden. (Zur Veranschaulichung überlege man sich, dass ein Elektron, welches von einem Pol einer Batterie zum anderen eine Spannung von 1,5V hat. 100GeV sind 100 000 000 000eV.) Die Genauigkeit der Messungen wird an den Auswirkungen der Gravitation des Mondes deutlich. Der Umfang des Beschleunigers variiert durch die "Gezeiten" täglich zweimal um etwa 1 mm, dieser Effekt wird heute routinemäßig berücksichtigt.