Die Geschichte
PROF. QUARK
“Ah, da bist du. Professor Quark, freut mich. Du hast gerade gesehen, wie alles begann – und hundert Meter unter Genf holen wir genau diesen Anfang zurück, im Kleinen: in meinem Teilchenbeschleuniger.”
PROF. QUARK
“Seit fünfzig Jahren erklärt das Standardmodell fast alles: Quarks, Leptonen, drei Kräfte. Fast. Rund 85 % der Materie im Universum sind dunkel, und niemand weiß, woraus sie besteht.”
PROF. QUARK
“Ich bin sicher, die Antwort wartet bei Energien, die noch niemand erreicht hat. Dafür brauchen wir einen größeren Ring. Danach, fürchte ich, noch einen.”
PROF. QUARK
“Das Prinzip: Zwei Teilchenpakete rasen gegenläufig durch den Ring, fast lichtschnell. Im Detektor kreuzen sie sich – dort lässt du sie kollidieren. Aus Bewegungsenergie werden neue Teilchen: E = mc².”
PROF. QUARK
“Jede Kollision liefert Daten, mit denen du Upgrades bezahlst. Die Teilchen, die du findest, bezahlen Magnete und Detektoren. Und je höher die Strahlenergie, desto schwerere Teilchen können entstehen.”
PROF. QUARK
“Das große Ziel: das Higgs-Boson. Fünf davon, und der Rat bewilligt den nächsten Ring. Erst den FCC, dann quer durch Europa, um die Erde, um den Mond … bis hinaus zur Heliosphäre.”
PROF. QUARK
“Und irgendwo da draußen, jenseits von allem Bekannten, warten Teilchen, die es offiziell gar nicht gibt. Die finden wir. Zusammen.”
So funktioniert es
PROF. QUARK
“Unten siehst du die Taktleiste. Der Punkt läuft im Takt der Teilchenpakete – das helle Feld ist der Moment, in dem sie sich genau im Detektor kreuzen.”
PROF. QUARK
“Tippst du im hellen Feld, ist das ein Treffer: volle Daten und die Chance auf neue Teilchen. Daneben verpasst du die Kreuzung – der Strahl trifft nur Restgas im Vakuumrohr: ein paar Bytes, mehr nicht.”
PROF. QUARK
“Treffer. Bei 1 MeV entstehen aber nur Photonen, Lichtquanten ohne Masse. Für Materie reicht die Energie noch nicht.”
PROF. QUARK
“Ein Elektron wiegt 0,511 MeV, und es entsteht nie allein, immer zusammen mit seinem Antiteilchen, dem Positron. Macht 1,02 MeV, so viel braucht der Strahl mindestens. Einstein, nachgerechnet: E = mc².”
PROF. QUARK
“Noch etwas: Triffst du mehrere Kreuzungen in Folge, baut sich Fokus auf – mehr Kollisionen pro Treffer. Ein Fehlschuss oder eine lange Pause, und er ist dahin.”
PROF. QUARK
“Ein Elektron – dein erstes Stück Materie, aus reiner Energie entstanden. Sein Gegenstück, das Positron, hat Paul Dirac vorhergesagt; 1932 wurde es tatsächlich gefunden.”
PROF. QUARK
“Teilchen sind hier die zweite Währung. Daten bezahlen den Strahl, Teilchen die Maschinen – Elektronen zum Beispiel die Luminosität.”
PROF. QUARK
“Luminosität heißt dichtere Pakete, also mehr Kollisionen – auch ohne dich, 0,2 pro Sekunde je Stufe. Deine eigenen Treffer bleiben trotzdem besser: dreifache Chance auf alles ab Ungewöhnlich.”
PROF. QUARK
“Jetzt läuft die Maschine auch, während du Kaffee holst. Zeit für das nächste Ziel: das Pion bei 140 MeV.”
PROF. QUARK
“Das Pion ist das leichteste Hadron – ein Quark und ein Antiquark, gebunden durch die starke Kraft. Hideki Yukawa hat es 1935 als Kitt der Atomkerne vorhergesagt.”
PROF. QUARK
“Pionen. Und gleich darauf Myonen – die schweren Vettern des Elektrons, 207-mal so massereich.”
PROF. QUARK
“Mit beiden bezahlst du das Magnetfeld. Stärkere Dipolmagnete halten energiereichere Strahlen auf der Bahn – jede Stufe bringt ×1,3 Daten pro Kollision.”
PROF. QUARK
“Ein Detektor ist gebaut wie eine Zwiebel: Schicht um Schicht, und jede sieht andere Teilchen.”
PROF. QUARK
“Innen der Vertexdetektor für kurzlebige schwere Teilchen, dann der Spurdetektor für geladene. Das Kalorimeter misst Energie, und ganz außen die Myonkammern – nur Myonen kommen so weit.”
PROF. QUARK
“Jede Stufe einer Schicht macht ihre Teilchenfamilie 12 % häufiger. Fang mit dem Spurdetektor an: Die ersten Stufen kosten nur ein paar Pionen, und du siehst erstmals echte Spuren im Event-Display.”
PROF. QUARK
“Eine hübsche Sammlung schon. Teilchen gibt es in sechs Stufen: Gewöhnlich, Ungewöhnlich, Selten, Episch, Legendär – und Mythisch, die großen Ringziele. Jeder größere Ring bringt neue, hypothetische Teilchen.”
PROF. QUARK
“Im Codex steht zu jedem Teilchen, was es ist und wie es entdeckt wurde – und was dir noch fehlt.”
PROF. QUARK
“Bei 125 GeV wird es ernst: das Higgs-Boson. Peter Higgs hat es 1964 vorhergesagt, gefunden wurde es 2012 – hier am CERN.”
PROF. QUARK
“Am echten LHC entsteht eins pro Milliarde Kollisionen. Bei uns geht es schneller, selten bleibt es trotzdem. Das Kalorimeter hilft: Es sieht den Zerfall in zwei Photonen.”
PROF. QUARK
“Unter uns: Leuchtet ein Paket farbig, trägt es etwas Seltenes. Genau die Kreuzung treffen – sonst ist es weg.”
PROF. QUARK
“Jetzt wird es elegant: Jedes Teilchen schwingt mit seiner eigenen Frequenz, E = hν. Schieb im Upgrade-Menü die Strahlwelle genau auf die des J/ψ, dann entsteht es am laufenden Band. Sein Fund 1974 heißt bis heute Novemberrevolution.”
PROF. QUARK
“Sauber gemessen. Gute Ereignisse werden veröffentlicht, in vier Stufen: Konferenz, Paper, Titelbild, Nobelpreis – jedes Teilchen hat für jede Stufe ein Fach. Welche Stufe ein Ereignis erreicht, entscheidet sein schwächster Messwert; bessere Detektoren und Upgrades heben ihn. Im Codex siehst du, was schon veröffentlicht ist.”
PROF. QUARK
“Jedes aufgezeichnete Ereignis wird mit sieben Werten vermessen: Masse, Auflösung, Signifikanz, √s, Pile-up, Seltenheit und Trigger. Du findest sie im Messprotokoll.”
PROF. QUARK
“Jeder Wert wird mit vergleichbaren Ereignissen aus derselben Spielphase verglichen. „Besser als 60 %“ heißt: besser als 60 von 100 Vergleichsereignissen.”
PROF. QUARK
“Der schwächste der sieben Werte entscheidet: ab 60 % Konferenz, ab 80 % Paper, ab 90 % Titelbild, ab 99,2 % Nobelpreis. Ein einziger schwacher Wert bremst das ganze Ereignis.”
PROF. QUARK
“Graue Fächer sind noch leer; sie füllen sich von selbst, sobald ein Ereignis gut genug ist. Dafür Detektor, Auflösung und Trigger ausbauen und den Pile-up niedrig halten – tipp auf einen Wert, dann siehst du, welches Upgrade hilft.”
