Surprising Science

Der Large Hadron Collider (LHC) vom CERN, dem Europäischen Labor für Elementarteilchenforschung in Genf/Schweiz, liegt 50 bis 150 Meter tief unter der Erde in einem kreisförmigen Tunnel und hat eine Länge von 27 Kilometern. Die Protonen, die im LHC eingesetzt werden, stammen aus einer Gasflasche mit Wasserstoff am Beginn eines mehrteiligen Beschleunigerkomplexes. Nachdem die Protonen mehrere Vorbeschleuniger durchlaufen haben, leiten Technikerinnen und Techniker aus dem Kontrollzentrum des CERN sie in den LHC. Dieser beschleunigt die beiden Teilchenströme, die in entgegengesetzte Richtungen verlaufen, bis sie nahezu Lichtgeschwindigkeit haben. In Detektoren, riesigen Messgeräten, werden die Ströme zur Kollision gebracht.

Video des CERN Rechenzentrums

Die Doktorandin Francesca Ungaro aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Karl Jakobs am Physikalischen Institut der Universität Freiburg berichtet von der Suche nach supersymmetrischen Teilchen. Sie erklärt, was das Standardmodell und Supersymmetrie sind und warum sie sich auf die nächste Phase der Datennahme am Large Hadron Collider in Genf/Schweiz freut.

Dr. Stanley Lai aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Markus Schumacher am Physikalischen Institut der Universität Freiburg erklärt und wie das Higgs-Boson am ATLAS-Detektor gemessen wird, warum dies der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen gleicht . Er beschreibt, wie das Higgs-Feld den anderen Teilchen ihre Masse gibt: Ein Forschungsergebnis seiner Gruppe weist darauf hin, dass das Higgs-Boson auch mit so genannten Fermionen wechselwirkt und daher auch mit den Bausteinen der Materie.

Die Freiburger Physikerin Dr. Stephanie Zimmermann aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Gregor Herten erklärt, wie der ATLAS-Detektor am CERN, , dem Europäischen Labor für Elementarteilchenforschung in Genf/Schweiz, funktioniert und was in den Wartungsphasen passiert. Zudem berichtet sie von dem Projekt, das sie leitet und in dem die so genannten Myon-Kammern weiterentwickelt und verbessert werden.

Um noch näher an das natürliche Vorbild heranzukommen, arbeiten die Forscher nun mit synthetischen Muskelfasern, um die Linse zu verstellen. Anstelle der Mikromotoren verwenden sie sogenannte Liquid Crystal Elastomers, die sich bei Hitze zusammenziehen.

Die Linse im menschlichen Auge stellt das Bild, das auf der Netzhaut entsteht, scharf. Dazu wirkt ein Muskel, der Ziliarmuskel, auf die flexible Linse und verändert ihre Krümmung. Die Brechung der Linse verändert sich und verstellt somit den Bereich des Bildes, das auf der Netzhaut scharf erscheint. Dieser Vorgang heißt Akkomodation. Zappes bionische Linse lässt sich ebenfalls krümmen. Dazu haben die Forscherinnen und Forscher kleine Anker in der Linse angesetzt. Mikromotoren ziehen an der Linse und machen sie flacher. Krümmung und Brechung werden geringer, Objekte in größerer Entfernung können scharfgestellt werden. Der Fotograph erreicht dasselbe, indem er am Objektiv vor seiner Kamera dreht. Dabei werden aber mehrere Linsen zueinander verschoben, anstatt dass eine wie im menschlichen Auge verformt wird. Im Video wird die flexible Linse durch den Zug auf die Anker verstellt.

Die Iris dient im Auge als Blende: Sie reguliert den Lichteinfall, indem sie sich öffnet und schließt. Ein Ringmuskel in der Iris verringert bei viel Licht den Pupillendurchmesser. Dieser Pupillenreflex inspirierte die Forscher dazu, eine Iris zu bauen, die durch die Bewegung von Flüssigkeiten eine Blendenöffnung verengt. Schwarze Flüssigkeit wird in einer Kammer auf elektrische Kontakte aufgetragen. Sie ist umgeben von einem klaren Öl. Um den Durchmesser des Tintenrings zu verändern, bringen die Forscher, wie im Video zu sehen ist, eine Spannung an: Der Ring wird breiter und lässt weniger Licht in der Mitte durch.

Kaufmann erklärt, wie Präventionstechnologien die Sicherheit erhöhen können, aber auch selbst neue Gefahren schaffen.

Kaufmann beschreibt das Projekt „Infrarot-Laser basierendes faseroptisches Sensorsystem zur Trinkwasserüberwachung“ IRLENS.