Am Large Hadron Collider (LHC), dem leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt am Forschungszentrum CERN bei Genf, untersuchen Wissenschaftler*innen von 29 deutschen Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen in internationaler Zusammenarbeit die elementaren Bausteine der Materie und die fundamentalen Naturgesetze des Universums. Die Untersuchungen an den Großexperimenten ALICE, ATLAS, CMS und LHCb werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des Rahmenprogramms „Erforschung von Universum und Materie (ErUM)“ durch vier sogenannte Forschungsschwerpunkte (FSPs) unterstützt.
Das ErUM-Rahmenprogramm
Die größte Maschine der Welt
Der Large Hadron Collider (LHC) ist ein ringförmiger Teilchenbeschleuniger mit rund 27 km Umfang. Er befindet sich in einem Tunnel circa 100 m unter der Erde in der Nähe von Genf an der französisch-schweizerischen Grenze.
Mit Hilfe des LHC können Wissenschaftler*innen den Zustand, der kurz nach dem Urknall herrschte, nachstellen und die Materie und deren Wechselwirkungen untersuchen. Dabei ermöglicht es der LHC, physikalische Prozesse der kleinsten Teilchen unter weltweit einmaligen Laborbedingungen zu beobachten.
Mehr über den LHC
ErUM-FSPs: Exzellente Forschung aus Deutschland, international vernetzt
Mehr als 1300 Wissenschaftler*innen von 29 Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen aus ganz Deutschland sind an der Entschlüsselung des Universums mit dem Large Hadron Collider (LHC) beteiligt. Das BMBF unterstützt diese Forschungsarbeit durch die Einrichtung von sogenannten ErUM-Forschungsschwerpunkten (ErUM-FSPs), in deren Rahmen die Wissenschaftler*innen sich thematisch anhand ihrer Forschungsvorhaben vernetzen und überregional zusammenarbeiten können. Als längerfristig angelegte Fördermaßnahmen unterstützen die ErUM-FSPs ausschließlich exzellente Forschungsvorhaben, für die ein hohes Bundesinteresse besteht. Von diesen Forschungsschwerpunkten gibt es aktuell vier am LHC, deren Projekte sich auf die wissenschaftliche Arbeit an den Experimenten ALICE, ATLAS, CMS und LHCb fokussieren.
Die beteiligten InstituteDie vier Großexperimente am LHC
Ähnlich einem Detektivteam untersuchen Teilchenphysiker*innen Spuren, um Rückschlüsse auf die bei den Kollisionen stattfindenden Prozesse und dabei entstehenden Elementarteilchen zu ziehen. Zu diesem Zweck nutzt man Detektoren, die an den Kollisionspunkten des Teilchenbeschleunigers aufgebaut sind. Am Large Hadron Collider befinden sich mit ALICE, ATLAS, CMS und LHCb vier solcher Großdetektoren.
Fachkräfte für die Wirtschaft
Die Mitarbeit am größten Teilchenbeschleuniger der Welt bietet gerade für junge Forscher*innen viele Vorteile. Sie erwerben nicht nur erstklassiges technologisches und wissenschaftliches Fachwissen in internationalen Teams, sondern haben auch selbst die Möglichkeit, maßgeblich zur Entwicklung fortschrittlichster Technologien beizutragen. Während ihrer Forschungsarbeiten in der Teilchenphysik werden Physiker*innen der ErUM-Forschungsschwerpunkte (ErUM-FSPs) in Fachgebieten wie Detektorbau, Elektronik, Computing, Data Science, Statistik, Softwareentwicklung oder künstlicher Intelligenz umfassend ausgebildet. Daher finden Teilchenphysiker*innen auch nach ihrer Zeit am LHC in vielen Branchen eine Anstellung.
Ausbildung in der Teilchenphysik
Wissens- und Technologietransfer
Die Experimente am Large Hadron Collider sind wahre Innovationstreiber. Die benötigten Beschleunigerkomponenten und Teilchendetektoren sind hochkomplex und verlangen eine stetige Weiterentwicklung des technologisch Machbaren. Insbesondere in den Bereichen leistungsstarker Magnete, hochsensibler Sensorik, schneller Elektronik und rechenstarker Computer sowie Speichermedien hat die Forschung am CERN den Entwicklungsstand maßgeblich vorangetrieben. Diese innovativen Technologien, die wir der Grundlagenforschung zu verdanken haben, finden sich oftmals als Spin-offs in der Wirtschaft wieder. Viele dieser Erfindungen beeinflussen heute unser alltägliches Leben und kommen somit der Gesellschaft unmittelbar zugute.
Mehr über Spin-offsBeteiligte Institutionen und assoziierte Mitglieder
