Internationaler linearer Teilchenbeschleuniger enthüllt Geheimnisse der Teilchenphysik und Ursprung des Universums
Der Large Hadron Collider (LHC) ist aktuell der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Sein 27 Kilometer (km) umfassender Ring speichert und kollidiert subatomare Teilchen. ILC-HIGRADE ist ein EU-finanziertes Projekt, das einen 31 km umfassenden internationalen Teilchenbeschleuniger (ILC, International Linear Collider) entwerfen und errichten soll. Der ILC wäre ein Elektronen-Positronen-Linearbeschleuniger mit 500 Gev (entspricht 500 Billionen Elektronenvolt) Schwerpunktenergie, um Energieverluste durch Kreisgeometrie zu vermeiden. Es bestände aus zwei linearen Beschleunigern, die gegenüber angeordnet wären und Elektronen gegen ihre Antiteilchen, Positronen, fast mit Lichtgeschwindigkeit treiben würden. Da Elektronen keine interne Struktur aufweisen, können die Messungen mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Man geht davon aus, dass der ILC Aufschluss über eine Hülle unbeantworteter Fragen der Teilchenphysik über dunkle Materie und über die Existenz hypothetischer Elementarteilchen gibt. Aufbauend auf den Erfolg des Large Hadron Collider besteht die ursprüngliche Aufgabe in der Präzisionsmessung des jüngst entdeckten Teilchens, das viele Eigenschaften des lang gesuchten Higgs-Teilchens aufweist. Damit wird die besondere Rolle für die Teilchenphysik bestätigt. ILC-HIGRADE-Forscher trugen deutlich zum Abschluss des Berichts über das technische Design im Juni 2013 bei, der ausreichend detailliert ist, damit ein umfassender Technikentwurf ermöglicht wurde. Der ILC wird auf supraleitenden Hochfrequenz-beschleunigenden Resonatoren beruhen, die den steilen Beschleunigungsgradienten bieten, der erforderlich ist. Diese Überlegungen stellen einen großen Teil der Projektkosten dar. Daher bereiten die Partner 24 komplett ausgestattete Resonatoren vor, die als technische Referenz für einen kosteneffektiven Entwurf für Hochgradientenforschung dienen sollen. Projektforscher haben auch die drei für den ILC vorgeschlagenen Orte sowie verschiedene ortspezifische technische Eigenschaften wie Bodenbewegungen bewertet. Zurzeit erscheinen die vorgeschlagenen Orte in Japan als die am meisten versprechenden Standorte für die globale Einrichtung. Schließlich wird gerade ein vorläufiges Rahmenprogramm zur Verwaltung der Einrichtung entwickelt. Dabei werden die Erkenntnisse aus ähnlichen internationalen Projekten berücksichtigt. Von supraleitenden Resonatoren mit höchsten Beschleunigungsgradienten profitieren zahlreiche Bereiche der Teilchenforschung. Sie können Einblick in einige der grundlegendsten Fragen des Universums liefern, angefangen vom Urknall und unseren Ursprüngen bis hin zur Natur der Gewalten, denen alle Teilchen heutzutage unterworfen sind. ILC-HIGRADE unterstützt diesen Erkundungsprozess über die Vorbereitung des weltweit leistungsstärksten Teilchenbeschleunigers.