Thema: Teilchenbeschleuniger LHC & RHIC & Tevatron

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Durch den Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Forschungszentrum CERN zirkulieren wieder Partikel. Am gestrigen Freitag um zehn Uhr abends gelang es, den im Uhrzeigersinn umlaufenden Strahl vollständig in den Beschleunigerring einzufädeln.

So weit waren die Physiker auch schon vor über einem Jahr, bevor ein defektes Bauteil umfangreiche Reparaturen erforderlich machte. Zuletzt hatte dann ein Stückchen Brot das über drei Milliarden Euro teure Forschungsgerät nocheinmal gestoppt.

Der LHC ist der größte Teilchenbeschleuniger der Welt. Ab 2010 sollen zwei entgegengesetzt umlaufende Partikelstrahlen zur Kollision gebracht werden. Aus der Beobachtung dieser Experimente erhoffen sich Physiker unter anderem den Nachweis des Higgs-Bosons, das vom Standardmodell der Teilchenphysik vorhergesagt wird, oder die Entdeckung anderer Mechanismen, die zu einem Modell ohne Higgs-Boson führen könnten.

Quelle : www.heise.de

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Wissenschaftler am europäischen Kernforschungszentrum (Cern) in Genf haben erstmals zwei Protonenstrahlen in entgegengesetzter Richtung durch den Large Hadron Collider geschickt. Dabei kam es zu ersten Kollisionen der Partikel in dem 27 km langen Teilchenbeschleuniger.

Am vergangenen Freitag ist der Large Hadron Collider (LHC) nach über einem Jahr Stillstand wieder in Betrieb genommen worden: Wissenschaftler schickten erstmals nach dem schweren Zwischenfall vom September 2008 einen Teilchenstahl durch die 27 km lange Röhre. Am gestrigen Montag sind erstmals zwei Protonenstrahlen in dem Teilchenbeschleuniger kollidiert.

Kollision am Nachmittag

Die Wissenschaftler ließen zwei kleine Teilchenstrahlen in entgegengesetzter Richtung durch den LHC kreisen, um zu testen, wie diese synchronisiert werden müssen, damit sie in den Messgeräten, Experimente genannt, aufeinanderprallen. Um 14:22 Uhr habe das Experiment Atlas den ersten Kandidaten für eine Kollision aufgezeichnet, teilte das Cern mit. Später wurden Teilchenstrahlen für das Experiment CMS angepasst.

Die Teilchenstrahlen wurden bisher mit einer Energie von 450 Giga-Elektronenvolt (GeV) eingespeist. In den kommenden Versuchen soll die Energie der Strahlen schrittweise gesteigert werden. Bis Weihnachten wollen die Cern-Wissenschaftler Strahlen mit jeweils 1,2 TeV auf die Reise schicken und eine ausreichende Datenmenge gesammelt haben, um die Experimente kalibrieren zu können.

Schneller Fortschritt nach Neustart

Rolf Heuer, Chef des europäischen Kernforschungszentrums Cern, zeigte sich erfreut über den schnellen Fortschritt nach dem Neustart. "Es ist ein großer Erfolg, dass wir in so kurzer Zeit so weit gekommen sind", sagte er, schränkte aber ein: "Nüchtern betrachtet gibt es noch viel zu tun, bevor wir mit dem eigentlichen Programm loslegen können." Das sieht die Simulation der Situation vor, die nach dem Hundertstel einer Milliardstel Sekunde nach dem Urknall herrschte.

Davon versprechen sich die Teilchenphysiker Antworten auf grundlegende Fragen über das Universum. Ein wichtiges Ziel ist der Nachweis des Higgs-Bosons. Benannt ist es nach dem schottischen Physiker Peter Higgs, der die Existenz dieses subatomaren Teilchens in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts vorhergesagt hat. Bislang konnte es jedoch noch nicht nachgewiesen werden. Die Teilchenphysiker messen diesem Teilchen eine große Bedeutung bei. Mit seiner Hilfe wollen sie erklären, woher Elementarteilchen ihre Masse bekommen.

Quelle : www.golem.de

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Gut eine Woche nach seinem Neustart hat der Teilchenbeschleuniger LHC einen Weltrekord aufgestellt: Mit bisher unerreichter Energie hat die Maschine Protonen in der riesigen Kreisbahn beschleunigt. Doch bis zum erhofften wissenschaftlichen Durchbruch dürfte es noch dauern.

Genf - Erfolgsnachrichten kann man am europäischen Kernforschungszentrum Cern gut gebrauchen. Schließlich war die einjährige Zwangspause, die der Teilchenbeschleuniger LHC einlegen musste, für die PR-Wirksamkeit weniger ideal. Kaum gestartet, musste die Anlage im vergangenen Jahr wegen technischer Probleme abgeschaltet werden. Nun läuft der LHC endlich wieder. Und produziert zur Freude der Forscher die ersten Rekordmeldungen.

Die beiden Protonenstrahlen des LHC hätten in den frühen Morgenstunden des Montag eine Energie von 1,18 Tera-Elektronenvolt (TeV) erreicht, teilte das Cern mit. Das ist Weltrekord: Der bisher größte Teilchenbeschleuniger Tevatron im Fermilab bei Chicago kommt auf 0,98 TeV. Die Anlage in Genf will den Rekord noch weiter verbessern, sofern es nicht wieder zu Schwierigkeiten kommt. Maximal kann der Beschleuniger am Cern nämlich sieben TeV schaffen. Allerdings soll er nur langsam hochgefahren werden. In den kommenden Wochen wollen die Forscher die Energie der Teilchenstrahlen weiter erhöhen, auch die Protonen sollen dabei noch schneller werden.

Hoffnung auf "großartige" Entdeckungen

Der neue Rekord sei "pantastisch", kommentierte der Cern-Chef Rolf Heuer die Nachricht. Es bleibe jedoch noch viel zu tun, "bis wir 2010 mit der Physik beginnen können". "Bis dahin halte ich meinen Champagner kalt". In der vergangenen Woche hatten die Cern-Forscher von den ersten Protonen-Kollisionen im Beschleuniger berichtet. "Wir werden wahrscheinlich schon im nächsten Jahr etwas Großartiges entdecken", hatte die Cern-Expertin Fabiola Gianotti zu diesem Anlass spekuliert.

Den Forschern geht es vor allem um ein bisher nur in der Theorie definiertes Teilchen der Elementarphysik, das Higgs-Boson. Es soll anderen subatomaren Teilchen Masse verleihen - und damit allen Dingen im Universum. Nachgewiesen wurde das Teilchen allerdings bisher noch nicht.

Mit der Anlage an der französisch-schweizerischen Grenze sollen zudem wissenschaftliche Rätsel zur Entstehung des Universums und zur Struktur der Materie gelöst werden. Dazu wollen die Forscher Bedingungen wie unmittelbar nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren erzeugen. Bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit werden Teilchen bei den Experimenten beschleunigt, um sie dann aufeinanderprallen zu lassen.

Quelle : www.spiegel.de

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Dieses Mal war es ein Defekt in einem Kabel: Der Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider fiel am 2. Dezember 2009 für mehrere Stunden aus. Das Problem konnte jedoch schnell behoben werden. Die supraleitenden Magnete waren nicht betroffen.

Beim Large Hadron Collider (LHC) ist es erneut zu einem Problem gekommen: Ein Stromausfall hat einen Teil der Anlage am gestrigen Mittwoch lahmgelegt, berichtet das britische Nachrichtenangebot Register.

LHC offline

Betroffen war der Standort Meyrin, wo ein Fehler in einem Stromkabel aufgetreten war. In Meyrin befindet sich auch das Hauptrechenzentrum des Teilchenbeschleunigers, das ebenfalls von dem Ausfall beeinträchtigt war: Das Problem war aufgefallen, als ein Teil der Webpräsenz des LHC nicht erreichbar war.

Der Schaden war schnell behoben: Laut einer Twitter-Nachricht amerikanischer LHC-Wissenschaftler war die Stromversorgung am gestrigen Abend wieder hergestellt. Alle Systeme konnten wieder hochgefahren werde. Am Donnerstagmorgen bereitete das Cern-Team nach eigenen Angaben bereits wieder Teilchenstrahlen für neue Experimente vor.

Wichtig war, dass die supraleitenden Magnete und deren Kühlsysteme nicht betroffen waren. Ein Schaden an der Verbindung von zwei Magneten, der im September 2008 kurz nach der Inbetriebnahme aufgetreten war, hatte die Anlage für mehr als ein Jahr zum Stillstand gebracht.

Weltrekord in Genf

Am 30. November hatten die Wissenschaftler im LHC einen Weltrekord aufgestellt: Sie hatten zwei Teilchenstrahlen auf 1,18 Tera-Elektronenvolt (TeV) beschleunigt. Bis dato lag die Höchstmarke, die im Tevatron, dem Teilchenbeschleuniger des Fermilab in der Nähe Chicagos, aufgestellt wurde, bei 0,98 TeV.

Ausgelegt ist der LHC dafür, dass Teilchenstrahlen mit einer Energie von 7 TeV hindurchgejagt werden können. Zunächst soll er jedoch nur mit halber Kraft betrieben werden, um die Magnete noch nicht voll zu belasten. Wenn keine Probleme an den Magneten auftreten, soll die Energie im Laufe des Jahres 2010 auf 5 TeV erhöht werden. Der Betrieb mit 7 TeV ist erst nach der Winterpause 2010/11 geplant.

Quelle : www.golem.de

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Bevor der Large Hadron Collider  (LHC ) plangemäß am 16. Dezember in seine etwas längere Weihnachtspause bis Februar 2010 geht, wollen die Ingenieure und Wissenschafter bei CERN  und den beteiligten Projekten ALTAS , ALICE, CMS und LHCb ) noch ein paar neue Rekordmarken setzen. Wie das neueste Bulletin vom Montag dem 14.12.2009 berichtet, hatte man in der letzten Woche schon erfolgreich erste Kollisionen mit ingesamt 2,36 TeV (1,18 TeV pro Strahl)im ATLAS-Detektor feststellen können. Damit überbot man knapp den bisherigen Spitzenwert am Tevatron des US-amerikanischen Fermilab von 1,96 TeV. Schwarze Löcher wurde dabei dem Vernehmen nach noch nicht entdeckt. Der andere Großdetektor ALICE hat bereits erste Auswertungen von Kollisionen (mit 900 GeV) veröffentlicht . Auch das maßgeblich vom Fermilab mitgetragene Experiment CMS lieferte schon erste vorläufige Ergebnisse, die zur Kalibrierung der Anlage dienen können. So fand man den Peak für das neutrale Pion wie erwartet bei einer Masse von etwa 0,14 GeV/c².

Das CMS-Experiment zeigt schon erste Peaks an den erwarteten Positionen (hier fürs neutrale Pion)
Bildquelle: Fermilab

Kleinere Probleme mit der Anlage, etwa Undichtigkeiten, konnten im Betrieb behoben werden. Auch ein kompletter Stromausfall am Standort Meyrin am 2. Dezember -- so das Bulletin -- verursachte lediglich eine kurze Verzögerung des Programmes, bereitete aber ansonsten keinen größeren Kummer. Im Februar will man dann die Anlage möglichst zügig auf 3,5 TeV pro Strahl hochfahren, um dann mit den "physics" also den vorgesehenen wissenschaflichen Experimenten beginnen zu können.

Quelle : www.heise.de

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Der am Europäischen Kernforschungszentrum CERN betriebene größte Teilchenbeschleuniger der Welt, der Large Hadron Collider (LHC), wird vorerst nur mit halber Kraft laufen. Das berichtet  die Online-Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science. Demnach soll der Beschleuniger, von dem sich die Wissenschaftler unter anderem den ersten Nachweis des so genannten Higgs-Bosons erwarten, zunächst voraussichtlich bis Ende 2011 mit maximal sieben Teraelektronenvolt Schwerpunktsenergie laufen. Danach sollen in einer etwa ein Jahr lang dauernden Umbauphase die Verbindungen zwischen den supraleitenden Magneten ausgetauscht werden. Erst dann werde der Beschleuniger mit den ursprünglich geplanten 14 TeV betrieben. Ursprünglich war laut Science geplant, bereits in diesem Jahr auf 70 Prozent der maximal möglichen Energiewerte zu kommen.

Die Betreiber der rund vier Milliarden Euro teuren Maschine werden von einer Pannenserie geplagt: Im September 2008 musste der Beschleuniger nur wenige Tage nach der Inbetriebnahme wegen einer defekten Verbindung zwischen den supraleitenden Magneten abgeschaltet werden. Die Reparaturarbeiten in dem rund 27 Kilometer langen Tunnel dauerten etwa ein Jahr.

Der LHC soll dabei helfen, das so genannte Standardmodell der Teilchenphysik, das den innersten Aufbau der Materie beschreibt, zu bestätigen beziehungsweise zu erweitern. Das Modell gilt zur Zeit noch als unvollständig, weil es von einem masseerzeugenden Mechanismus ausgeht, der in Versuchen noch nicht abgesichert werden konnte.

Quelle : www.heise.de

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Mit dem US-Teilchenbeschleuniger RHIC wurde ein Quark-Gluon-Plasma erzeugt, das auch kurz nach dem Urknall existiert haben soll

Wissenschaftler am Brookhaven National Laboratory haben mit dem Teilchenbeschleuniger RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) die bislang heißeste Substanz [extern] hergestellt, die jemals von Menschen geschaffen wurde. Dazu werden Goldpartikel auf fast Lichtgeschwindigkeit (99.995 Prozent) beschleunigt, bevor sie aufeinanderprallen und dabei so große Hitze erzeugen, dass Protonen und Neutronen in ein Quark-Gluon-Plasma (QGP) verschmelzen. In diesem Fall entstand für Bruchteile einer Sekunde – kürzer als eine "Milliardste einer Billionsten Sekunde", so die Wissenschaftler - eine "Ursuppe" mit 4 Billionen Grad Celsius, 250.000 Mal heißer als die Sonne, aber kleiner als ein Atom.

Aus einer Simulation der Kollision der Goldatome, aus der ein Quark-Gluon-Plasma entsteht. Bilder: bnl.gov

Man nimmt an, dass kurz nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren ein solches Quark-Gluon-Plasma entstanden ist, aus dem durch Abkühlung dann Protonen und Neutronen entstanden sind. Schwierig ist nicht nur die Erzeugung des QGP, sondern auch die Messung der Temperatur, die mit den Detektoren wie PHENIX erfolgt und anhand der Farbe oder des Energieverteilung des emittierten Lichts geschieht. War man früher davon ausgegangen, dass QGP in einem gasförmigen Zustand auftritt, in dem sich Quarks und Gluonen praktisch frei bewegen, so wurde bereits vor einigen Jahren vorhergesagt, dass es sich um eine Flüssigkeit handeln müsse, in der die Teilchen stark wechselwirken. Die Flüssigkeit wurde als fast vollkommen beschrieben, weil sie praktisch ohne Reibungswiderstand fließt.

Die Wissenschaftler wollen in der künstlich hergestellten "Ursuppe" auch mit dem STAR-Detektor Hinweise  auf Blasen mit einer gebrochenen Symmetrie gefunden haben, die theoretisch vorausgesagt wurden und die normal herrschende "Spiegelsymmetrie" zwischen Quarks und Gluonen verletzen. Die Spiegelsymmetrie besagt, dass Ereignisse genauso verlaufen, wenn sie direkt oder in einem Spiegel beobachtet werden. Beobachtungen während des Experiments hätten nahegelegt, dass positiv geladene Quarks sich eher parallel zu dem durch eine Kollision entstandenen Magnetfeld bewegen, während sich negativ geladene in die entgegen gesetzte Richtung bewegen. Und das würde, wenn man es in einem Spiegel beobachtet, umgekehrt sein und daher die Spiegelsymmetrie verletzen.

William F. Brinkman, Direktor der Wissenschaftsabteilung des US-Energieministeriums, dem der Teilchenbeschleuniger untersteht, will den wissenschaftlichen Erfolg auch politisch ausnutzen. Die Experimente würden grundlegende Einblicke in die Struktur der Materie und des frühen Universums bieten und so "die Vorteile einer langfristigen Investition in große Grundlagenprogramme" deutlich machen, sagte er. Die RHIC-Wissenschaftler hätten eine "wirklich bemerkenswerte neue Materieform geschaffen". Geplant ist, um das Plasma weiter zu untersuchen und noch höhere Temperaturen zu erzeugen, den Teilchenbeschleuniger auszubauen, um die Kollisionsgeschwindigkeit zu erhöhen und die Detektoren zu verbessern.

Quelle : http://www.heise.de/tp/

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Der Streit um die Sicherheit des weltgrößten Teilchenbeschleunigers LHC am Genfer Kernforschungszentrum CERN kommt nicht zur Ruhe. Die Zeitschrift „Physics World“ zitiert einen hochrangigen CERN-Physiker nun mit den Worten, das Ergebnis eines Sicherheitsberichtes zum LHC habe „von Anfang an festgestanden“.

Anlass für die erneute Diskussion um die Sicherheit des Teilchenbeschleunigers ist ein rechtswissenschaftlicher Aufsatz, der Ende 2009 in der Fachzeitschrift Tennessee Law Review erschien. Eric E. Johnson, Rechtsprofessor an der Universität North Dakota, kommt darin zu dem Schluss, eine Klage, die auf eine provisorische Verfügung gegen den Betrieb des LHC abzielte, habe vor einem US-Gericht gute Chancen.

In dem rund 27 Kilometer langen unterirdischen Beschleuniger-Ring, der mit supraleitenden Magneten bestückt ist, sollen gegenläufig rotierende Teilchenstrahlen mit einer Energie von etwa 7 Teraelektronenvolt aufeinandertreffen. Das Experiment soll dabei helfen, das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik zu erweitern. Kritiker des LHC-Experimentes befürchten jedoch, bei der Teilchenkollision könnten sich mikroskopische schwarze Löcher bilden, die letztendlich die Erde zerstören. Das CERN hatte diese Befürchtungen stets als unbegründet zurückgewiesen und mehrfach wissenschaftliche Gutachten zu dieser Frage veröffentlicht - zuletzt 2008.

    * Mehr in Technology Review online: Schwarze Löcher vor dem Kadi

Quelle : www.heise.de

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Am Sonntagmorgen um 4:10 Uhr haben Wissenschaftler wieder einen Teilchenstrahl durch den Large Hadron Collider geschickt. Damit ist die Winterpause in Genf beendet. In den kommenden Wochen sollen die ersten Strahlen mit 7 Teraelektronenvolt kollidieren.

Nach gut drei Monaten Winterpause ist der Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) am frühen Sonntagmorgen wieder in Betrieb genommen worden. Um 4:10 Uhr am Sonntag sei der erste Teilchenstrahl durch die 27 km lange Röhre unter dem schweizerisch-französischen Grenzgebiet bei Genf gejagt worden, twitterte das europäische Kernforschungszentrum Cern.

Zwei Strahlen, keine Kollision

Die Wissenschaftler schickten erst einen Strahl in der einen, später einen zweiten in der anderen Richtung durch den Teilchenbeschleuniger. Kollisionen gab es keine - die seien für die kommende Woche geplant, berichtet die Neue Zürcher Zeitung. Zunächst wollen die Wissenschaftler die Energie der Strahlen schrittweise auf 3,5 Teraelektronenvolt (TeV) steigern. Dann sollen gegenläufige Strahlen zur Kollision gebracht werden.

Im November 2009 waren nach über einjähriger Reparatur wieder die ersten Teilchenstrahlen durch die Röhre gekreist. Kurz darauf kam es zu den ersten Kollisionen. Ende November erreichten die Strahlen eine Energie von je 1,18 TeV, was einen Weltrekord darstellt. Danach wurden weitere Arbeiten an der Anlage durchgeführt. Ursprünglich war erwogen worden, den LHC nach der langen Zwangspause den gesamten Winter hindurch zu betreiben.

Volle Leistung erst in anderthalb Jahren

Ausgelegt ist der LHC dafür, dass Teilchenstrahlen mit einer Energie von je 7 TeV auf die Reise geschickt werden. Wegen eines Zwischenfalls im September 2008 soll der LHC jedoch aus Sicherheitsgründen etwa anderthalb Jahre lang nur mit halber Kraft betrieben werden. In dieser Zeit werden die Teilchenstrahlen mit höchstens 3,5 TeV eingespeist und mit 7 TeV kollidieren. Bevor der LHC dann mit voller Kraft betrieben wird, muss er noch einmal komplett überholt werden.

Von den Experimenten im LHC versprechen sich die Teilchenphysiker Antworten auf grundlegende Fragen über das Universum. Ein wichtiges Ziel ist der Nachweis des Higgs-Bosons. Benannt ist es nach dem schottischen Physiker Peter Higgs, der die Existenz dieses subatomaren Teilchens in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts vorhergesagt hatte. Bislang konnte es jedoch noch nicht nachgewiesen werden. Die Teilchenphysiker messen diesem Teilchen eine große Bedeutung bei. Mit seiner Hilfe wollen sie erklären, woher Elementarteilchen ihre Masse bekommen.

Quelle : www.golem.de

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Verfassungsbeschwerde gegen LHC wissenschaftlich nicht ausreichend begründet

Eine in der Schweiz lebende Deutsche ist vor dem Karlsruher Bundesverfassungsgericht mit einem Antrag gegen den Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider gescheitert. Die Klägerin habe nicht nachweisen können, dass die Experimente am LHC tatsächlich zum Weltuntergang führen können.

Das Bundesverfassungsgericht in Karlsruhe hat eine Verfassungsbeschwerde gegen den Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) abgewiesen (Aktenzeichen 2 BvR 2502/08). Die Beschwerdeführerin, eine in Zürich lebende Deutsche, wollte durch einen Eilantrag die Bundesrepublik Deutschland dazu verpflichten, die Versuche am LHC zu stoppen.

Lebensgefährliche Experimente

Die Klägerin befürchtet, dass die Versuche, die am LHC durchgeführt werden, zu schweren Unfällen führen, wenn nicht sogar den Weltuntergang einleiten können. Darin sieht sie einen Verstoß gegen den zweiten Artikel des Grundgesetzes, der "das Recht auf Leben und körperliche Unversehrtheit" garantiert. Die Richter nahmen die Verfassungsbeschwerde nicht zur Entscheidung an, da die Klägerin nicht ausreichend darlegen konnte, dass die Teilchenkollisionen am LHC tatsächlich eine Katastrophe heraufbeschwören können.

Video: CERN - LHC-Projekt (3:01)

Die Richter begründeten ihre Entscheidung, es müssten stichhaltige Argumente und nicht "ein generelles Misstrauen gegenüber physikalischen Gesetzen" vorgebracht werden, um die Bundesregierung zum Handeln gegen den LHC aufzufordern. Auch wenn nach Meinung der Klägerin viel auf dem Spiel stehe - "die (vermeintliche) Größe eines Schadens - hier die Vernichtung der Erde -" enthebe sie nicht von der Pflicht, einen möglichen "Zusammenhang zwischen der Versuchsreihe und dem Schadensereignis" ausreichend zu begründen.

Widerspruch nicht ausreichend begründet

Diese Anforderung habe die Klägerin jedoch unterschritten, indem sie "diverse Hilfserwägungen ('Atto-Quasar', 'Superfluidität')" vorgebracht habe, die "nach ihrem eigenen Vortrag bislang weder wissenschaftlich publiziert noch auch nur in Umrissenen theoretisch ausgearbeitet sind", so die Richter. "Die schlüssige Darlegung einer Warnung kann jedenfalls nicht auf solche Hilfserwägungen abstellen, die ihrerseits mit dem bewährten, anerkannten Hintergrundwissen des jeweiligen Faches in Widerspruch stehen."

Kritiker des LHC wie Otto Rössler befürchten, dass bei den Teilchenkollisionen schwarze Löcher oder sogenannte seltsame Materie entstehen und den Weltuntergang herbeiführen könnten. Sie versuchen deshalb, die Inbetriebnahme des Beschleunigers zu verhindern - bislang allerdings erfolglos. So war etwa die Züricherin 2008 schon einmal mit einem Eilantrag vor dem Kölner Verwaltungsgericht gescheitert.

Zu wenig Anziehungskraft

Zwar besteht die theoretische Möglichkeit, dass bei der Kollision von Teilchen im LHC schwarze Löcher entstehen können. Diese wären dann jedoch so klein, dass sie nicht genügend Anziehungskraft hätten, um Schaden zu verursachen. Außerdem würden sie in Sekundenbruchteilen zerfallen.

Der LHC ist der derzeit leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt. Obwohl er nach einem Unfall im September 2008 einstweilen nur mit halber Kraft betrieben wurde, haben die Genfer Forscher Ende 2009 bereits einen Energieweltrekord aufgestellt.

Von den Experimenten im LHC versprechen sich die Teilchenphysiker Antworten auf grundlegende Fragen über das Universum. Ein wichtiges Ziel ist der Nachweis des Higgs-Bosons. Benannt ist es nach dem schottischen Physiker Peter Higgs, der die Existenz dieses subatomaren Teilchens in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts vorhergesagt hatte. Bislang konnte es jedoch noch nicht nachgewiesen werden. Die Teilchenphysiker messen diesem Teilchen eine große Bedeutung bei. Mit seiner Hilfe wollen sie erklären, woher Elementarteilchen ihre Masse bekommen.

Quelle : www.golem.de

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Neue Bestmarke für den weltgrößten Teilchenbeschleuniger bei Genf: Der LHC hat Protonen mit bislang unerreichter Energie kreisen lassen. Die Riesenmaschine hat nun den Betriebswert erreicht, mit dem die Forscher dauerhaft arbeiten wollen.

Genf - Der Large Hadron Collider (LHC) hat erneut einen Rekord aufgestellt: Die beiden Protonenstrahlen jagten am Freitag mit jeweils 3,5 Billionen Elektronenvolt durch den ringförmigen, 27 Kilometer langen Tunnel an der schweizerisch-französischen Grenze. Damit übertraf der weltgrößte Teilchenbeschleuniger seine eigene Bestmarke um fast das Dreifache: Im November waren die beiden Strahlen mit jeweils 1,18 Teraelektronenvolt (TeV) durch die Röhre geschossen. In einer zweieinhalb Monate langen Winterpause war der Teilchenbeschleuniger weiter verbessert worden, nachdem es zuvor beim Start des Projekts massive Probleme gegeben hatte.

"Dass wir die Strahlen auf 3,5 TeV bekommen haben, bestätigt die Stimmigkeit des gesamten LHC-Konstruktion und die Fortschritte, die wir seit dem Zusammenbruch im September 2008 gemacht haben", sagte Steve Myers, Direktor für Beschleuniger und Technologie am Cern, am Freitag.

Bereits in den kommenden Tagen wollen die Forscher damit beginnen, die beiden 3,5-TeV-Protonenstrahlen aufeinanderprallen zu lassen. In den nächsten 18 bis 24 Monaten soll der LHC dann durchgehend mit insgesamt 7 TeV laufen, bevor er 2012 routinemäßig für ein Jahr heruntergefahren wird. Anschließend wollen die Forscher den Beschleuniger für eine Energie von 14 TeV aufrüsten und ihn 2013 wieder anlaufen lassen.

Den Forschern geht es vor allem um die Entdeckung eines bisher nur in der Theorie definierten Teilchens der Elementarphysik, des Higgs-Bosons. Es soll anderen subatomaren Teilchen Masse verleihen - und damit allen Dingen im Universum. Nachgewiesen wurde das Teilchen allerdings bisher noch nicht.

Mit der Anlage an der französisch-schweizerischen Grenze sollen zudem wissenschaftliche Rätsel zur Entstehung des Universums und zur Struktur der Materie gelöst werden. Dazu wollen die Forscher Bedingungen wie unmittelbar nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren erzeugen. Bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit werden Teilchen bei den Experimenten beschleunigt, um sie dann aufeinanderprallen zu lassen.

Quelle : www.spiegel.de

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Im Teilchenbeschleuniger LHC soll heute ein Mini-Urknall erzeugt werden. Bei dem neuen Energierekord können auch Schwarze Löcher entstehen - die jedoch völlig unbedenklich sein sollen.

Der weltgrößte Teilchenbeschleuniger LHC in Genf soll heute einen neuen Rekord aufstellen. Zwei beschleunigte Protonenstrahlen werden voraussichtlich mit einer Energie von zusammen sieben Tera-Elektronenvolt (TeV) zusammenprallen. Angst vor möglichen Schwarzen Löchern, die die Erde verschlingen, haben die Teilchenphysiker am europäischen Teilchenforschungszentrums CERN bei Genf nicht. Es würden keine gefährlichen Schwarzen Löcher erzeugt, sagte CERN-Generaldirektor Rolf-Dieter Heuer dem Deutschlandradio Kultur.

In dem LHC-Beschleuniger könnten nur eventuell und lediglich mikroskopische Schwarze Löcher entstehen. Dabei handelt es sich nach CERN-Angaben jedoch nicht um die aus dem Kosmos bekannten Schwarzen Löcher, sondern um exotische Quantenzustände. Diese zerfielen nach der Erzeugung sofort wieder, betonte Heuer. Zudem mache das Universum seit Milliarden von Jahren jede Sekunde Milliarden derartige Experimente. "Und wir sind immer noch da."

Jagd auf die Higgs-Teilchen

Mit den Kollisionen sollen Bedingungen wie kurz nach dem Urknall simuliert werden. Dadurch können vielleicht bislang nur theoretisch beschriebene Partikel wie das Higgs-Teilchen nachgewiesen werden. Das Higgs-Teilchen ermöglicht gemäß dem Standardmodell der Physik, dass Teilchen überhaupt eine Masse haben. Wenn das "Higgs" existiere, werde es auch am LHC entdeckt, vermutet Heuer. Das Standardmodell erkläre zudem lediglich vier bis fünf Prozent der Materie- und Energiedichte des Universums, der Rest liege im Dunkeln. "Ich erhoffe mir wirklich in den nächsten paar Jahren das erste Licht in dieses dunkle Universum."

Die Physiker extrahieren für das Experiment Kerne von Wasserstoffatomen (Protonen). Diese Protonen werden dann mit jeweils 3,5 TeV aufeinandergeschossen. Eine TeV entspricht einer Billion Elektronenvolt. Vom Urknall sei dieses Experiment aber noch weit entfernt, sagte Heuer. Der Ringtunnel des LHC (Large Hadron Collider) liegt unter Schweizer und französischem Gebiet und ist 27 Kilometer lang.

Quelle : www.n24.de

[SiLæncer]

Eigentlich wollte das Teilchenforschungszentrum CERN,das in letzter Zeit durch diverse technische Pannen von sich Reden machte, am heutigen Dienstag seinen neuen Energierekord öffentlich zelebrieren: Die ersten Kollisions-Experimente mit 3,5 TeV werden mit einem aufwendigen Live-Stream im Internet gesendet. Doch das Experiment ist fehlgeschlagen: Bei 2,2 TeV hat die Anlage sich offenbar selbst abgeschaltet.

Eigentlich sollte der größte Teilchenbeschleuniger der Welt längst Messergebnisse produzieren: Die Experimente in der rund vier Milliarden Euro teuren Anlage sollen das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik erweitern, indem man unter anderem einen Nachweis des sogenannten Higgs-Bosons erbringt.

Doch die Betreiber des Experimentes sind vom Pech verfolgt: Kurz nach der – bereits verspäteten – Inbetriebnahme im September 2008 musste die Anlage wieder vom Netz, weil es einen Schaden am Kühlsystem gegeben hatte. Zudem hatte es immer wieder Diskussionen um die Sicherheit des CERN gegeben. Zuletzt hatte eine in Zürich lebende Deutsche mit einer Verfassungsbeschwerde vergeblich versucht, die Experimente zu unterbinden. Sie fürchtet, dass dabei winzige schwarze Löcher entstehen, die die Erde zerstören.

Nach einer Umbauphase und der planmäßigen Winterpause 2009 hatten die Wissenschaftler am CERN vergangene Woche erstmals zwei Protonenstrahlen mit je 3,5 Tera-Elektronenvolt (TeV) erzeugt. Nun gibt es offenbar Schwierigkeiten mit der magnetischen Kopplung zwischen dem kleinen Beschleuniger, der den Strahl für den LHC vorbereitet, und dem großen Ring. Die für 11 Uhr angesetzte Pressekonferenz hat noch nicht begonnen. Zur Zeit versuchen die Wissenschaftler offenbar, das Problem zu lösen, um heute doch noch zu einem Erfolg zu kommen.

Quelle : www.heise.de

[ritschibie]

Wissenschaftlern am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf ist es erstmals gelungen, im Teilchenbeschleuniger LHC Protonen nahezu bei Lichtgeschwindigkeit kollidieren zu lassen. In dem 27 Kilometer langen Ringtunnel wurden zwei Protonenbündel mit 3,5 Tera-Elektronenvolt aufeinandergeschossen, sodass beim Aufprall eine Energie von sieben Tera-Elektronenvolt entstand. Durch den Zusammenstoß entstanden Teilchentrümmer, die die Detektoren im Teilchenbeschleuniger nun auswerten.


Mit Sekt feierten Forscher die erfolgreich
eingeleitete Kollision von Protonen mit
einer dreifach höheren Energie als je zuvor.

"Das ist der Höhepunkt der Arbeit tausender Menschen über Jahrzehnte und der Beginn einer neuen Ära der Teilchenphysik", sagte der Forschungsdirektor des Hamburger Teilchenforschungszentrums Desy, das an zwei Detektoren am LHC beteiligt ist.

Nochmal drei Anläufe für den historischen Erfolg

Die Physiker brauchten schlussendlich drei Anläufe, um die Teilchen erfolgreich kollidieren zu lassen. Das 9,4 Milliarden Dollar teure Mammut-Experiment war mit einigen Stunden Verspätung gestartet, weil es unter anderem zu Problemen bei der Energieversorgung kam. Gegen 13.00 Uhr gelang dann der Zusammenprall der Protonen mit einer dreifach höheren Energie als je zuvor.

Im Kontrollraum des weltgrößten Teilchenbeschleunigers brachen die Forscher in Applaus aus, als die Detektoren die Kollision anzeigten. Mit den Experimenten, die eineinhalb bis zwei Jahre dauern sollen, wollen die Forscher physikalische Bedingungen wie kurz nach dem Urknall herstellen. Physiker erhoffen sich davon Aufschluss über den Ursprung und den Aufbau der Welt.

Betriebsgeschwindigkeit erreicht

Im September 2008 war der ringförmige Teilchenbeschleuniger unter großem öffentlichen Interesse eingeweiht worden. Er ist 27 Kilometer lang und verläuft unterirdisch im Grenzgebiet zwischen der Schweiz und Frankreich. Schon nach wenigen Tagen musste der LHC aber wieder abgeschaltet werden. Kabel waren durchgebrannt. Zur Reparatur musste der auf minus 271 Grad abgekühlte Ring zunächst wieder aufgewärmt werden. Das dauerte am Ende viel länger als geplant. Erst im November vergangenen Jahres konnte der LHC wieder richtig hochgefahren werden und hat nun seine Betriebsgeschwindigkeit erreicht.

Die Suche nach dem "Gottesteilchen"...

Wesentlicher Bestandteil des aktuellen Experiments ist die Suche nach dem sogenannten Higgs-Teilchen, in Fachkreisen auch schlicht "Gottesteilchen" genannt. Dieses Teilchen sorgt dafür, dass die kleinsten Bausteine, die Elementarteilchen, überhaupt Masse haben. Das Higgs-Teilchen ist das letzte fehlende Mosaiksteinchen im sogenannten Standardmodell der Teilchenphysik, also dem Modell, das, verkürzt gesagt, den Ursprung der Welt erklärt.

... ist wie die nach der Nadel im Heuhaufen


Sucht die Nadel im Heuhaufen:
CERN-Direktor Heuer

Die Suche nach Higgs-Teilchen wird sich wohl so gestalten, wie die Suche nach der Stecknadel in mehreren Heuhaufen, sagt CERN-Direktor Rolf Dieter Heuer. "Aber die Suche nach einer Nadel im Heuhaufen machen Sie ja auch nicht, ohne sich vorher überlegt zu haben, wie sie danach suchen wollen. Wenn man die richtigen Suchalgorithmen entwickelt, dann kann man auch in einem großen Heuhaufen etwas finden."

Quelle: http://www.tagesschau.de

[SiLæncer]

Urknall vertagt

Das größte Physikexperiment aller Zeiten kommt in Gang. Schwarze Löcher und Urknall-Energien sind zunächst nicht zu erwarten. Immerhin gelang den Physikern endlich das, was die Informatiker schon 2003 zustande brachten: ein Weltrekord.

Am 30. März um 13:06 Uhr war es so weit. Im Kontrollzentrum des Genfer CERN verkündeten die Monitore einen Weltrekord: Erstmals verfügen die Teilchenphysiker mit dem „Large Hadron Collider“ (LHC) über ein Instrument, das Beschleunigungsenergien von bis zu 3,5 TeV (Tera-Elektronenvolt) zu erzeugen vermag. In seinem Innern zirkulieren zwei Ströme von Helium-Kernen gegenläufig. An bestimmten Punkten lässt man sie gezielt kollidieren. Das macht bei einem Frontalcrash eine Kollisionsenergie von 7 TeV.

Auch wenn CERN-Verlautbarungen anderes vermuten lassen, der Ring erreichte damit nicht seine geplante Maximalenergie von 2 x 7 TeV, also 14 TeV, wohl aber eine brauchbare Arbeitsgrundlage. Jetzt folgen weitere Tests und „echte“ Physik. Darauf hatten die Physiker seit der Demontage des Vorgängerrings Ende 2000 gewartet.

Auch in einem weiteren Punkt ist man Jahre von der Leistungsfähigkeit der Anlage entfernt. Statt 2808 Paketen mit je 100 Mrd. Protonen müssen sich die Experimentatoren mit zweien zu je fünf Mrd. Protonen begnügen. Die Aussicht auf Erfolg versprechende Kollisionen sinkt entsprechend. Wie ein Formel-1-Bolide in der Boxengasse rumpelt der LHC im zweiten Gang Richtung Rennstrecke. Diese, das weiß man schon jetzt, wird er frühestens 2012 erreichen, nach weiteren Umbauten und Reparaturen 2011. Erst dann dürfen sich ängstliche Gemüter vor einem schwarzen Loch und dem Weltuntergang gruseln.

Ursprünglich wollten die Physiker die 3,5-TeV-Marke schon 2006 knacken. Darum stand vor allem die IT unter Druck. Nirgendwo sonst verlangt man, solch enorme Datenmengen zu speichern, und nirgendwo sonst verlangt man, dass jedes Ereignis noch nach einem Jahrzehnt quasi auf Knopfdruck für neue Berechnungen verfügbar ist. Im Jahr 2003 schaffte das Team um IT-Chef Wolfgang von Rüden einen Weltrekord im Schnellspeichern langanhaltender Datenströme, als Test für den für Ende 2007 geplanten Ernstfall. 45 StorageTek-9940B-Bandlaufwerke schrieben über Stunden hinweg 1,1 GByte/s, in Spitzen 1,2 GByte/s. Das war gut, aber die Anforderungen sind höher. Heute liegen die kontinuierlich speicherbaren Ströme im Mittel bei 2 GByte/s, maximal bei 4 GByte/s mit Spitzenraten von über 5 GByte/s.

Quelle der vielen Daten sind vier Großexperimente, die 100 Meter unter der Erde an den Kollisionspunkten der 27 km langen Ringstrecke eingelassen sind. Stück für Stück haben Kräne sie in die Tiefe befördert, wo ganze Schwärme von Technikern über Jahre schraubten und schweißten. Jedes der Geräte ist eine Spitzenleistung der Ingenieurkunst. Ihre Aufgabe ist es, unaufhörlich Daten zu liefern, damit Physiker in monatelanger Arbeit herausarbeiten können, was im Innern passierte.

Unterirdische Hochhäuser

Sensoren in den haushohen Detektoren ALICE, ATLAS, CMS und LHCb „filmen“ die Kollisionen. Noch in den 70ern nutzte man Fotoplatten, die man anschließend mühsam digitalisierte. Heute fangen Blei-Wolfram-Kristalle die Gammastrahlung der beteiligten Teilchen auf und verwandeln sie proportional zu ihrer Energie in sichtbare Lichtblitze, die Fotodioden in computergerechte elektrische Signale umwandeln. Wenn der Ring irgendwann mit Volllast läuft, prallen hier pro Sekunde 40 Millionen Atomkerne mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander – mit einer Energie von 900 Autos bei Tempo 100. Doch wenn es nicht gelingt, den enorm energiereichen Strahl exakt in die Bahn zu zwingen, könnten die Heliumkerne den Mantel des Rings zerstören.

Da die Stoßparameter Zufall sind, heißt es warten. Bei Beschleuniger-Experimenten gilt die Regel: Je höher die Energie, desto kleiner sind die maximal aufgelösten Strukturen; je höher die Teilchendichte, desto größer die Wahrscheinlichkeit des Erfolgs; je mehr Sensoren, desto detailreicher das Bild. Der Detektor ALICE etwa besitzt 20 000 Kristallplatten – à 200 Dollar.

Allein von ALICE gilt es die Events aus 100 Millionen Datenkanälen auszuwerten, ATLAS liefert ebenso viele Informationen, CMS und LHCb stehen dem nur wenig nach. Jede Kollision in einem der vier Detektoren hinterlässt eine Datenspur von rund einem MByte. Direkt an der Quelle entsteht ein Strom von einem PByte/s.

Da das nicht zu bewältigen ist, treffen schnelle Embedded-Rechner in der Maschine eine Vorauswahl (s. Abb.). Einen Datenstrom von mindestens 500 MByte/s gilt es über Stunden und Tage aufzuzeichnen. Jährlich liefert der Ring  15 PByte Daten ins RZ – das entspräche 3 Millionen DVDs –, die dauerhaft zur Verfügung stehen müssen. Alle Archivdaten sind Produktionsdaten.

Kein Wunder, dass die Physiker unmittelbar vor dem geplanten Start im November 2007 etwas ängstlich auf die IT schauten. Nur knapp wurde sie fertig. Doch alles, was die Rechen- und Speichersysteme dann an „Nahrung“ bekamen, waren simulierte Daten und solche von kosmischen Partikeln, die sich in die teuren Messzellen verirrten. Der Ring selber taumelte von einem Problem zum nächsten. Seine wichtigsten Bestandteile, die Magnete, wiesen einen Konstruktionsfehler auf und bedurften der Nachbesserung. Dann trat ein Fehler bei den Dehnungsfugen auf. Sie federn die Längenänderungen ab, wenn sich das Material beim Abkühlen zusammenzieht – im Innern liegt die Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt. Schließlich fand man Konstruktionsfehler bei den Quadropolmagneten, die den Strahl kurz vor den Kollisionspunkten bündeln. Als alles bereit war, hatte man viel Zeit und Geld verloren.

An den Detektoren filtern Chips die jeweils 100 Millionen Datenkanäle von ATLAS und ALICE. Daten, die die nächste Auswahl nach ersten Analysen durch spezielle Rechner passiert haben, landen zur weiteren Verarbeitung auf dem großen Cluster des RZs und anschließend als Kopie im Grid.

Umso wichtiger war die pompöse Eröffnung mit viel Prominenz: Am 10. September 2008 umrundete ein Protonenpaket zum ersten Mal den gesamten Ring. Lange Gesichter dann neun Tage später: Eine Explosion beschädigte den 2,5 Milliarden teuren Ring stark; der LHC schien kurz vor dem Aus. Zwar hatte man die Energie im Ring langsam erhöht, doch wohl nicht langsam genug. Eine schlechte elektrische Verbindung erhitzte sich durch die elektrischen Ströme so stark, dass das Metall des Magneten schmolz. Das Helium, das die Magnete auf supraleitfähige Temperatur hält, trat mit einer gewaltigen Explosion aus. Sie beschädigte mehrere Magnete und riss eine ganze Sektion aus der Verankerung. Es folgte eine neue Zwangspause von über einem Jahr. Nach dieser Pannenserie musste ein Erfolg her, vielleicht deshalb das gigantische Medienecho nach dem 30. März mit teilweise haarsträubenden Fehlinformationen.

Für die IT bedeuteten die Verzögerungen ein deutlich entspannteres Arbeiten, denn ein Probebetrieb ist eben etwas anders als der Ernstfall, bei dem jede Kollision den Nobelpreis bedeuten kann. Hierin liegt die eigentliche Herausforderung: Erst nach sorgfältigen Berechnungen lassen sich die Ereignisse bewerten. Die Sensoren liefern nur einen winzigen Ausschnitt. Die Physiker müssen Art und Energie jedes der entstandenen Teilchen erst rekonstruieren. Zudem sind die Ergebnisse, vor allem bei bahnbrechende Entdeckungen, in Fachkreisen nicht unumstritten. Darum werfen die Physiker nichts weg. Das Prinzip lautet: Alles, was vom Instrument kommt, wird im CERN aufbewahrt und zugleich weitergeleitet.

Analysieren im Grid

Als schnelle Speicher im hauseigenen Rechenzentrum dienen NAS-Server, deren JBODs 14 PByte auf 60 000 Disks fassen. Dahinter stellen Bandbibliotheken mit insgesamt 150 Laufwerken der Firmen IBM und Storagetek-Sun-Oracle 48 PByte Langzeitspeicher auf mehreren Zigtausend Tapes bereit. Eine geringere Haltbarkeit weist der Linux-Cluster auf, der die Daten aufbereitet. Dass hier alle drei Jahre sämtliche Knoten ausgetauscht werden, führte dazu, dass vom Cluster des Jahres 2006, unmittelbar vor dem geplanten Start, heute nichts mehr vorhanden ist. Die 5000 Server-Tower mit je zwei Single-Core-Xeons sind 6900 Mehrkern-Systemen mit insgesamt 41 000 Cores gewichen. Der IT kommt entgegen, dass sich die Aufgaben leicht parallelisieren lassen.

Gern würde sie einige Rechner mehr ordern, doch wie so oft spielt die Kühlung nicht mit – das RZ stammt aus Mainframe-Tagen. Von den fünf verfügbaren Megawatt wandern drei in die Rechner und zwei in die Kühlung. Zudem verbietet es das massiv gedeckelte Budget des CERN, alle Daten redundant im eigenen Hause zu speichern geschweige denn zu analysieren. Deshalb hatte man schon früh entschieden, die Last zu verteilen – im LHC Computing Grid, kurz LCG, in dem die CERN-eigenen Rechen- und Speicherressourcen die Stufe 0 oder Tier 0 binden.

Über eigene 10-GBit-Leitungen zum europäischen EGEE (Enabling Grids for E-sciencE) fließen Kopien ins weltweite Speicher- und Rechen-Grid, in dem die eigentlichen Analysen stattfinden. Erste Stationen sind zwölf über den Erdball verstreuten Rechenzentren mit großen Storage-Systemen und Clustern mit mehreren Tausend CPUs (Tier 1) – in Deutschland das Forschungszentrum Karlsruhe. Danach wandern die Bits zu den über hundert Rechenzentren nationaler Institute und Universitäten (Tier 2) und schließlich zu den Arbeitsgruppen (Tier 3) und Anwendern (Tier 4). Ab Mai wird das Eurogrid in Amsterdam die Organisation übernehmen. Zusätzliche Rechenressourcen stellt das Heimanwender-Grid lhc@home bereit.

Wer einen Blick vom Originalring erhaschen will, wird enttäuscht. Das Besucherzentrum des CERN steht zwar jedem offen, nach „unten“ dürfen nur die Servicetechniker. Trotzdem kann man sich die Magnete ganz von Nahem anschauen – das Deutsche Museum in München besitzt ein Original.

Quelle : http://www.heise.de/ix/