Seit 20 Jahren besuchen regelmäßig Kurse des Begabungsstützpunkts Memmingen das Forschungszentrum CERN bei Genf, um einige der Experimente aus nächster Nähe zu sehen und um führenden Wissenschaftlern bei ihrer Arbeit über die Schulter zu schauen. Im Zentrum unserer diesjährigen Exkursion ans CERN standen die Funktionsweise von Teilchenbeschleunigern, die Antimaterieforschung und das Higgs-Teilchen, dessen Entdeckung als größter wissenschaftlicher Erfolg des CERN gilt.
In der interaktiven CERN-Ausstellung „Science Gateway“ informierten sich die 35 Schülerinnen und Schüler der Kurse „Astroteilchenphysik“ und „Leben im Weltall“ des Begabungsstützpunkts Memmingen über 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.
Einen Höhepunkt der Exkursion bildete der sehr informative und perfekt auf die Interessen der Schülerinnen und Schüler zugeschnittene Fachvortrag des Heidelberger Juniorprofessors Dr. Brian Moser zur Physik am ATLAS-Detektor, dem größten Experiment am CERN. Herr Prof. Dr. Moser ging insbesondere auf den Higgs-Mechanismus ein, der zu seinen Forschungsschwerpunkten zählt.
Mechanismus erklären Teilchenphysiker, warum Teilchen eine Masse haben und warum diese bei unterschiedlichen Teilchen unterschiedlich groß ist. Die zugehörige Theorie wurde bereits am Beginn der 1960er Jahre unter anderem von dem britischen Physiker und Nobelpreisträger Peter Higgs entwickelt. Teilchen erhalten demnach ihre Masse, indem sie durch den Austausch von Higgs-Teilchen mit dem Higgs-Feld wechselwirken. Der Nachweis des Higgs-Teilchens war zur Bestätigung der theoretischen Vorhersage unbedingt notwendig und gelang am CERN.
Anschließend erläuterte unser Referent an Original-Bauteilen des ATLAS-Detektors deren Funktionsweise und ermöglichte uns einen Blick in das ATLAS-Kontrollzentrum. Als besonders wertvoll empfanden es viele der Schülerinnen und Schüler, mit Herrn Dr. Moser persönlich über die Anforderungen und Chancen des Physikstudiums zu diskutieren.
Traditionsgemäß endete unser erster Tag am CERN mit einem abendlichen Ausflug am Genfersee und in die malerische Genfer Altstadt.
Nach einer Übernachtung im CERN-Gästehaus und einem Frühstück in der CERN-Kantine begann der zweite Tag unserer Exkursion mit einer Führung am Beginn der Teilchenbeschleunigung des CERN.
Am CERN, dem weltweit führenden Forschungszentrum für Teilchenphysik werden Wasserstoffkerne nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zur Kollision gebracht. Aus der dabei freiwerdenden Energie entstehen neue Teilchen, die am CERN in unterschiedlichsten Experimenten für die Grundlagenforschung genutzt werden.
Der Large Hadron Collider (LHC) am CERN ist der größte Teilchenbeschleuniger der Welt.
Auf ihrem Weg zum LHC durchlaufen Protonen und schwerere Ionen allerdings eine Reihe weiterer Beschleuniger. An dem vor einigen Jahren außer Betrieb genommenen Linearbeschleuniger LINAC 2 lernten wir, wie Wasserstoffatome ionisiert und dann auf ihren Weg in die Beschleunigerkette gebracht werden. Anschließend besuchten wir den Kreisbeschleuniger LEIR, mit dem unter anderem Blei-Ionen vorbeschleunigt werden.
Den Abschluss unserer diesjährigen Fahrt ans CERN bildete ein Besuch in der sogenannten „Antimateriefabrik“. In dieser riesigen Experimentierhalle werden unter anderem Antiwasserstoffatome erzeugt und deren Eigenschaften erforscht. Wenn Antimaterie auf Materie trifft, kommt es zur Annihilation. Das heißt: Materie und Antimaterie verschwinden und gehen in Strahlungsenergie über. Eine herausfordernde Aufgabe ist es, die am CERN erzeugte Antimaterie über einen so langen Zeitraum von der Materie abzuschirmen, dass mit der Antimaterie Experimente durchgeführt werden können.
2026 gelang es erstmals, Antimaterie in einem LKW auf dem CERN-Gelände zu transportieren. Die Zukunftsperspektive dieses Experiments ist es, Antiprotonen aus der Antimateriefabrik des CERN über größere Entfernungen und auch zu Universitäten in Deutschland transportieren zu können.
Nach zwei Tagen am CERN kehrten die Schülerinnen und Schüler mit einem reichen Schatz an Eindrücken nach Memmingen zurück.
Text und Bilder: Andreas Kellerer
