Wie untersucht man die fundamentalen Bausteine des Universums? Indem man Elementarteilchen beschleunigt, aufeinander schießt und schaut, was dabei herauskommt. Diese Kurzbeschreibung ist natürlich eine Vereinfachung, bedenkt man den enormen Aufwand, der an internationalen Großbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider (LHC) bei Genf betrieben wird. Wie gewaltig diese Anlage ist, davon gibt der Clip von BBC News mit Hilfe von 360-Grad-Panorama-Aufnahmen einen sehr ansprechenden Eindruck. Aber nur wer ihn in der YouTube-App auf dem Handy anschaut, kommt in den vollen Genuss des Rundumblicks auf die unterirdischen Hallen dieses weltweit bedeutendsten Teilchen-Laboratoriums.

Warum die Anlagen des LHC überhaupt so riesengroß sein müssen, erklärt sich mit den enormen Energien, mit denen die Teilchenforscher heute arbeiten. So fliegen etwa die Protonen im Beschleuniger beinahe mit Lichtgeschwindigkeit, sind also extrem energiereich. Außerdem sind sie in zwei getrennten Strahlrohren unterwegs: Ein Protonenstrahl kreist im 27 Kilometer langen Tunnel im Uhrzeigersinn, der andere in Gegenrichtung. Da die Protonen so hohe Geschwindigkeiten und Energien besitzen, wirken enorme Fliehkräfte auf sie, denen die Wissenschaftler mit extrem starken Magnetfeldern begegnen, um die Teilchen in der Spur zu halten. An den Kollisionspunkten schließlich, an denen die Strahlen aufeinander gelenkt werden, stehen haushohe Detektoren – sie vermessen die Teilchen und die Strahlung, die bei der Kollision entstehen.

Wäre der Tunnel kürzer und die Kreisbahn entsprechend enger, würden noch viel stärkere Fliehkräfte wirken. Mit den heute verfügbaren Magneten könnte man sie nicht mehr neutralisieren – die Teilchen würden auf ihrer Kreisbahn schlicht nach außen driften und gegen die Wand des Strahlrohrs knallen. Die Maximalenergie der Teilchen in einem Beschleuniger ist deshalb vor allem durch dessen Durchmesser beschränkt. Ein Grund, warum Physiker bereits heute über Beschleuniger mit 100 Kilometern Umfang nachdenken – und über Linearbeschleuniger, bei denen die Teilchen auf gerader Strecke auf hohe Energien gebracht werden.