24.07.2018 | Kategorien TEC News

Auf den Spuren unseres Ursprungs

Studierende der Fakultäten TEC, TD, ESB und INF in Begleitung der Professoren Dr. Sönmez und Dr.-Ing. Nebeling in Genf beim CERN.

Von: tec/pr-krk, Sebastian Gabel

Es war der 12. März 1989 als Timothy John Berners-Lee in Genf ein Projekt vorschlug, mit dem es möglich sein sollte, Forschungsdokumente weltweit zur Verfügung zu stellen. Damit war das World Wide Web geboren. Ein System, ohne dieses unser Leben heute nicht mehr möglich scheint. Das Internet besteht heute aus einer Anzahl von über einer Milliarde Seiten. 

Die Fachschaft Technik besuchte zusammen mit Studierenden aus weiteren Fakultäten Mitte Juli im Rahmen einer zweitägigen Exkursion das CERN in Genf. Die Europäische Organisation für Kernforschung hat sich in den 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts zur Aufgabe gemacht, den Aufbau der Materie zu erforschen und dadurch Rückschlüsse auf die Entstehung des Universums zu ziehen. Neben der Geburt des World Wide Web gehört der Nachweis des Higgs-Bosons zu den wichtigsten Errungenschaften am CERN. Die Entdeckung des Higgs-Bosons gelang 2012 im weltweit größten Teilchenbeschleuniger der Welt. Er liegt in einem 27 Kilometer langen kreisförmigen Tunnel in 100 Meter Tiefe. Das Higgs-Boson war der fehlende Baustein des Standardmodells der Teilchenphysik. 

Zu Beginn der dreistündigen Führung wurde uns ein Einführungsvideo gezeigt. Es zeigt einen Ausschnitt aus der Forschung am CERN seit der Gründung am 29. September 1954. Im Anschluss daran erläuterte unser Guide, Dr. Klaus Bätzner, wie groß der Erkenntnisstand unseres Universums wirklich ist und dass wir nur 5 % des gesamten Universums wirklich verstehen würden. Das Universum bestehe demnach zu diesem Anteil aus der uns bekannten Materie und Energie. Die restlichen Teile seien Dunkle Materie (27 %) und Dunkle Energie (68 %). 

Mit dem Besuch der Fabrik für Antimaterie setzte sich unsere Führung fort. Hier wurde im Rahmen des ELENA Projekts am 2. November 2017 das erste Antiproton erzeugt. Dies gelang mit Hilfe eines ringförmigen Teilchenbeschleunigers, in dem ein Proton und ein Wasserstoffion zur Kollision gebracht wurden. Die Herstellung von Antimaterie ist für einige aktuelle Experimente nötig. So soll in den kommenden Jahren der Beweis folgen, dass sich Antimaterie und Materie tatsächlich anziehen. Die Erkenntnisse aus diesem Experiment könnten wiederum zum besseren Verständnis des Urknalls führen. 

Zuletzt erhielten wir einen umfassenden Überblick über die technischen Errungenschaften des CERN: Weltweit führend ist die Forschungseinrichtung bis heute in der Kältetechnik, Bau von Teilchenbeschleunigern und Supraleitung. Daneben gehöre die Datenverarbeitung schon immer zu den größten Herausforderungen. 

Dazu ein paar Daten: Um ein Ereignis zum Zeitpunkt der Teilchenkollision im Teilchenbeschleuniger zu erfassen, werden 2 Megabyte benötigt – die ungefähre Größe eines JPG-Fotos. Es finden 14 Millionen Ereignisse pro Sekunde statt und damit fällt eine Datenmenge von 28 Terrabyte pro Sekunde an. Um diese Menge verarbeiten zu können, mussten sich die Mitarbeiter am CERN einiges einfallen lassen. Mit Hilfe eines Systems aus FPGAs (programmierbare Logikbausteine) werden zuerst 99 % der Daten auf „wichtige Ereignisse“ gefiltert. Die anschließenden Auswertungen werden dann zum Teil im Rechenzentrum des CERNs und ein Teil in den Partneruniversitäten in ganz Europa durchgeführt. 

Der größte Anteil des Energieverbrauchs am CERN wird für den Betrieb der Rechenanlagen benötigt. Zum Zeitpunkt unseres Besuchs belief sich der Gesamtverbrauch auf 181 Megawatt, die Leistung von 23 ICE-3 Zügen oder 1/5 eines Atomkraftwerks. Das bewege die Forschungseinrichtung dazu in Zukunft umweltverträglicher zu werden. So sollen die umliegenden Ortschaften durch Fernwärme vom CERN profitieren. 

Abschließend wurde uns auf den Weg gegeben, wie entscheidend Grundlagenforschung ist. So steckt in jedem unserer technischen Geräte das Ergebnis von mindestens einem Nobelpreis aus dem vergangenen Jahrhundert. Auch wenn wir heute nicht sehen können, was uns die aktuellen Entdeckungen für einen zukünftigen Nutzen bringen werden, so sei es sehr wahrscheinlich, dass in 50 Jahren daraus neue Geräte entwickelt werden.