Das CERN in Genf ist das weltweit bedeutendste Forschungszentrum für Teilchenphysik. Im Large Hadron Collider (LHC), einem ringförmigen Teilchenbeschleuniger mit einem Umfang von 26,7 Kilometern werden Protonen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. In riesigen Detektoren, die sich etwa 100 Meter unter der Erde befinden, bringt man die beschleunigten Teilchen zur Kollision. Die dabei auftretende Energiedichte entspricht dem Zustand, in dem sich das Universum einen winzigen Bruchteil einer Sekunde nach dem Urknall befand. Aus dieser, bezogen auf das kleine Volumen, in dem sie freigesetzt wird, riesigen Energie entstehen neue Teilchen und Antiteilchen, die am CERN erforscht werden.

28 Schülerinnen und Schüler der Kurse „Rote Riesen, Schwarze Löcher und Weiße Zwerge“ und „Exoplaneten“ am Begabungsstützpunkt Memmingen besuchten im März 2025 das Forschungszentrum bei Genf.

In der interaktiven CERN-Ausstellung „Science Gateway“ verschafften wir uns spannende Einblicke in die Themen „Entstehung des Universums“, „Quantenphysik“, „Beschleunigung von Teilchen“ und „Teilchendetektoren“, die eng miteinander verzahnt sind und mit denen sich die Forschung am CERN beschreiben lässt. In einem sehr informativen Fachvortrag zur Physik am ATLAS-Detektor, dem größten Experiment am CERN, erhielten die Schülerinnen und Schüler die Gelegenheit, ihr Wissen zu vertiefen und die Möglichkeit, mit einem CERN-Wissenschaftler zu diskutieren.

Nach einer Übernachtung im CERN-Gästehaus und einem Frühstück in der CERN-Kantine begann der zweite Tag unseres CERN-Besuchs mit einer Führung am Beginn der Teilchenbeschleunigung am CERN.

LINAC 2 ist ein Linearbeschleuniger und war bis 2018 der Erste in einer Reihe von Teilchenbeschleunigern, mit denen Protonen auf die Geschwindigkeit vorbeschleunigt werden, mit der sie schließlich in den LHC eintreten. LINAC 2 beschleunigte Protonen auf etwa 31% der Lichtgeschwindigkeit. Diesen Linearbeschleuniger und LEIR, den ersten Ringbeschleuniger in der Beschleuniger-Kette des CERN, durften wir mit kundiger Führung besichtigen.

Den Höhepunkt unserer diesjährigen Exkursion ans CERN bildete ein Besuch in der sogenannten „Antimateriefabrik“. In dieser riesigen Experimentierhalle werden unter anderem Antiwasserstoffatome erzeugt und deren Eigenschaften erforscht.

Antiprotonen, die Kerne von Antiwasserstoffatomen, entstehen, wenn beschleunigte Protonen auf eine Metallplatte treffen und dort mit anderen Protonen kollidieren. Damit sich Antiprotonen mit Positronen zu Antiwasserstoffatomen verbinden können, müssen sie allerdings von ihrer anfänglich sehr hohen Geschwindigkeit etwa auf Schrittgeschwindigkeit abgebremst werden. Dies geschieht in zwei Entschleuniger-Ringen: dem Antiproton- Decelerator (AD) mit einem Umfang von 188 m, und dem kleineren Hightech-Entschleuniger ELENA, der erst 2021 fertiggestellt wurde.

In diesem Jahr durften wir nicht nur ELENA und die aktuellen Experimente zur Erforschung der Antimaterie bestaunen, sondern erhielten auch Zugang zum Tunnel des AD, wo wir den großen Antiprotonen-Entschleuniger aus nächster Nähe betrachten konnten. Zwei sehr engagierte Führer, die selbst in der Antimateriefabrik des CERN arbeiten, erklärten uns faszinierende Details und beantworteten alle unsere Fragen.

Nach zwei Tagen am CERN kehrten die Schülerinnen und Schüler mit einem reichen Schatz an Eindrücken nach Memmingen zurück.

Text und Bilder: Andreas Kellerer