Der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt, der Large Hadron Collider, ist nach einer dreijährigen Pause für Reparaturen und Upgrades wieder in Betrieb und hat seine dritte Betriebssitzung begonnen. Der erste Teststart von Protonenstrahlen ist bereits abgeschlossen, ein neuer vollwertiger wissenschaftlicher Zyklus wird diesen Sommer beginnen, und Experten planen vorerst, daran zu arbeiten, die Energie und Intensität der Strahlen schrittweise zu erhöhen. Eines der Ziele ist es, irgendwann einen noch nie dagewesenen Wert von 13,6 Teraelektronenvolt zu erreichen.
Die zweite Sitzung des Large Hadron Collider wurde im Dezember 2018 abgeschlossen. Seitdem haben Wissenschaftler und Ingenieure den Beschleuniger aufgerüstet und repariert, um seine Leuchtkraft – also den Partikelfluss – etwa zu verdoppeln, und einen Schritt in Richtung der Umwandlung in einen Hochleuchtkraft-Beschleuniger (High Luminosity LHC, HL-LHC) getan. Die Arbeiten sollten 2021 abgeschlossen werden, wenn die drei- bis vierjährige Betriebsphase des Colliders mit schrittweiser Verdoppelung der Leuchtkraft beginnen sollte. Danach sollte für zweieinhalb Jahre ein erneuter Modernisierungsstopp eingelegt werden, danach musste der Beschleuniger eine sechs- bis siebenmal höhere Leuchtkraft als zuvor erreichen.
Im Dezember 2020 wurde jedoch bekannt gegeben, dass aufgrund der Pandemie der Coronavirus-Infektion und damit verbundenen Verzögerungen bei der Vorbereitung des Betriebs der Hauptdetektoren CMS und ATLAS der neue Start des Colliders verschoben wird und die Experimente erst beginnen 2022.
Nun erschien im Hauptring des Colliders erneut ein Protonenstrahl. Bisher nehmen die Resonatoren des Hauptrings nicht an der Beschleunigung teil – die Teilchen kreisen darin mit der Energie, auf die sie von der vorherigen Stufe des Beschleunigerkomplexes, dem SPS-Protonen-Supersynchrotron, beschleunigt werden. Allmählich werden die Wissenschaftler die Energie der Protonen erhöhen. In dieser Sitzung ist geplant, die Kollisionsenergie auf 13,6 Teraelektronenvolt zu bringen.
Wie bereits erwähnt, ist geplant, die Leuchtkraft – also den Teilchenstrom, die Anzahl der Protonen, die pro Sekunde durch den Querschnitt einer bestimmten Fläche fliegen – deutlich zu erhöhen. Dadurch wird die Anzahl der von den Detektoren erkannten Kollisionen erheblich erhöht. Die Physiker erwarten, dass die Hauptdetektoren von BAK ATLAS und CMS mehr Daten sammeln werden als in den ersten beiden Sitzungen der gemeinsamen Arbeit, der LHCb-Detektor wurde dreimal und ALICE fünfmal aufgerüstet.
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Wie erwartet werden die Detektoren viel mehr Ereignisse der Geburt des Higgs-Bosons sehen können, was bedeutet, dass Physiker seine Eigenschaften genauer untersuchen und das Standardmodell noch strengeren Tests unterziehen können.
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