Brodelnde Ursuppe am Cern

Auch als “Urknall-Maschine” bezeichnet, wurden am Cern im neuen Beschleuniger, dem Large Hadron Collider (LHC) nun erstmals schwere Bleiatomkerne mit großer Kraft aufeinander geschossen. Die Forscher wollten in der heißen Zone der Atomkerne die Materie in den Zustand zurückversetzen, der kurz nach dem Urknall geherrscht hatte. Die Ergebnisse sollten im Vergleich mit den früher durchgeführten Experimenten Rückschlüsse zulassen, wie sich das Verhalten der Urmaterie in Bezug auf Dichte- und Temperaturänderungen ändert.

Diese Tests führen sich zurück auf die Situation, die kurz nach dem Urknall geherrscht haben. Im Gegensatz zu heute waren die Temperaturen, die im Universum geherrscht haben, so heiß, dass sich die elementaren Bausteine der Materie, nämlich die Quarks, noch nicht zu Protonen und Neutronen verbunden hatten. Es scheint, dass sie mit den Gluonen ein sogenanntes Quark-Gluon-Plasma aus fast freuen Teilchen bildeten.
Diese Theorie wurde bereits vor elf Jahren – im Jahr 2000 – von Forschern am Cern mit einem anderen Beschleuniger in verschiedenen Experimenten untersucht. Bestätigt wurde sie später in weiteren Untersuchungen mit dem Rhic (Relativistic Heavy Ion Collider) in Brookhaven. Überrschend war, dass sich das künstlich erzeugte Quark-Gluon-Plasma anders verhielt als ein Gas aus freien Teilchen. Es zeigte vielmehr eine Flüssigkeit, in welcher die Teilchen in starker Wechselwirkung miteinander standen.

Es war nun interessant zu erforschen, welches Verhalten das Quark-Gluon-Plasma bei merklich höheren Temperaturen am LHC zeigen würde. Hier treffen die Bleiatomkerne mit einer 14fach höheren Energie aufeinander. Erste Auswertungen zeigten, dass sich eine 3mal so hohe Energiedichte in der Kollisionszone bildete, was einer Temperaturerhöhung um bis zu 30 Prozent entspricht. Messungen ergaben, dass das Quark-Gluon-Plasma auch hier eine fast ideale Flüssigkeit bleibt.

Ein weiteres Ergebnis brachte die Untersuchung des Jet-Quenchings. Dieser bildet den Energieverlust hochenergetischer Teilchenjets, der entsteht, wenn sie ihren Weg durch die Dichte des Quark-Gluon-Pasma bahnen. Das Experiment ergab, dass die Jets hier sehr viel stärker Unterdrückt werden, ja teilweise sogar völlig abgebremst wurden. Somit scheint am LHC das Quark-Gluon-Plasma heißer und sehr viel dichter zu sein als beim Versuch am Rhic.

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