Vor zwei Jahren habe ich darüber geschrieben, dass die Teilchenphysik ein wenig in der Krise steckt. Am großen Teilchenbeschleuniger LHC des europäischen Kernforschungszentrums CERN hat man zwar 2012 – wie erwartet – das Higgs-Teilchen nachweisen können. Und seitdem jede Menge interessante Forschung betrieben. Aber es fehlen die wirklich großen Entdeckungen. Man hat nichts fundamental Neues entdeckt. Man war sich zum Beispiel ziemlich sicher, Teilchen zu entdecken, von der Supersymmetrie-Hypothese vorhergesagt werden – aber davon hat man sich mittlerweile mehr oder weniger verabschiedet.

Viel Maschine und doch nix Neues am CERN

Viel Maschine und doch nix Neues am CERN

Natürlich ist der LHC nicht alles, was die moderne Teilchenphysik ausmacht! Es gibt jede Menge andere Forschung mit vielversprechenden Ergebnissen. Zum Beispiel Hinweise auf “sterile” Neutrinos, die “Neutrinowaage” KATRIN in Karlsruhe, und so weiter. Aber irgendwann werden wir wirklich neue Entdeckungen brauchen. Wir wissen, das es in der theoretischen Physik jede Menge offene Fragen gibt. Zum Beispiel:

Zu all diesen Fragen gibt es jede Menge Hypothesen. Aber ohne Daten haben wir kaum eine Möglichkeit um herauszufinden, welche davon korrekt sind und welche nicht. Die meisten Hypothesen machen Vorhersagen über noch zu entdeckende Teilchen. Die hat man aber bis jetzt noch nicht entdeckt. Und in der Teilchenphysik geht es bei Entdeckungen immer vor allem um Eines: Die Größe!

Ganz vereinfacht gesagt: Jedes Teilchen hat eine gewisse Masse die einer gewissen Energie entspricht. Wenn man in einem Teilchenbeschleuniger Teilchen miteinander kollidieren lässt, wird bei diesen Kollisionen Energie freigesetzt. Aus dieser Energie können neue Teilchen entstehen und zwar im Prinzip (ich ignoriere jetzt mal ein paar Erhaltungssätze und andere spezifische Einschränkungen die von den Details der Kollisionen abhängen) jedes Teilchen, dessen Masse kleiner als die freigesetzte Energie ist. Das Higgs-Teilchen zum Beispiel hat eine so große Masse, dass man erst einen Beschleuniger wie den LHC bauen musste, um ausreichend Energie freizusetzen, damit es bei den Kollisionen auftauchen kann. Bei kleineren Beschleunigern hätte man noch so viele Teilchen aufeinander schießen können ohne das sich je ein Higgs blicken lassen hätte.

Es ist durchaus möglich, dass da draußen jede Menge neue Physik auf uns wartet, die aber derzeit schlicht und einfach außerhalb unserer Reichweite ist. Das Problem an der Sache: Wir wissen nicht genau, wann sie in unsere Reichweite gelangen. Wir wissen nicht, wie groß wir einen Beschleuniger bauen müssen, um mit Sicherheit etwas Neues zu sehen. Vielleicht müssen wir erst einen Beschleuniger bauen, der so groß wie die ganze Erde ist – oder gar so groß wie die gesamte Galaxis – bevor sich neue Physik zeigt.

Wenn Teilchenphysiker also darüber nachdenken, neue und größere Beschleuniger zu bauen, dann tun sie das nicht, weil ihnen nichts besseres einfällt um das viele Geld (das sie sowieso nicht haben) auszugeben. Sondern weil es derzeit keinen anderen Weg zu geben scheint, mehr über die fundamentale Struktur des Universums herauszufinden. Momentan ist der LHC mit einer Länge von 27 Kilometern der größte Beschleuniger. Der Tunnel in dem er sich befindet liegt bis zu 175 Meter unter der Erdoberfläche und wurde in den 1980er Jahren gebaut (damals noch für einen anderen Beschleuniger). 1994 hat man mit dem Bau des LHC begonnen und 2008 wurde er fertig gestellt. 9300 supraleitende Magnete werden mit mehr als 10.000 Tonnen flüssigem Helium gekühlt. Im Inneren des Beschleunigers herrscht ein Vakuum, das so leer ist wie der Weltraum. Mehr als eine Milliarde Teilchen kollidieren dort pro Sekunde. Der LHC ist vermutlich die komplizierteste Maschine, die wir je gebaut haben. Und es ist schwer, sich einen noch größeren Beschleuniger vorzustellen.

Doch genau das tun die Wissenschaftler natürlich. Der potentielle Nachfolger des LHC trägt derzeit den Namen “FCC”, was für “Future Circular Collider” steht. Ob, wann und wo das Ding gebaut werden wird, ist noch nicht klar. Aber irgendwann man muss man anfangen darüber nachzudenken, sonst passiert mit Sicherheit nichts. Und bei so etwas wie dem FCC muss man lange nachdenken. Der Beschleuniger soll 100 Kilometer lang sein. Das ist ein Kreis mit einem Durchmesser von 32 Kilometern. Damit kann man Teilchen bei sieben Mal höheren Energien zur Kollision bringen als am LHC. Das klingt alles enorm abstrakt und es ist schwer sich konkret vorzustellen, was der Bau so einer Maschine bedeutet.

Ich könnte jetzt eine lange Liste mit technischen Details aufschreiben. Aber auch das vermittelt nicht die Ungeheuerlichkeit der Ausmaße so einer Maschine. Aber vielleicht kann man es so vermitteln: Stellt euch vor ihr baut einen Ring mit einem Durchmesser von 32 Kilometern. Eine enorme metallische, kreisförmige Röhre und stellt sie euch nicht unterirdisch vor, wie es in der Realität der Fall wäre. Sondern auf der Erdoberfläche liegend. Nur: Das geht nicht! Der Ring, aus dem der FCC besteht kann schlicht und einfach nicht auf der Erdoberfläche liegen! Dafür ist er zu groß. (Und ja, ich weiß: Ein Ring KANN auf der Oberfläche einer Kugel liegen. Aber hier geht es nicht um Geometrie und ein Beschleuniger ist mehr als ein simpler Ring. Sondern eine enorm große Maschine mit jeder Menge Zeug um den Ring herum; über dem Ring und im Inneren des Rings. Wenn es einfacher vorstellbar ist: Stellt euch keinen Ring vor, sondern eine Scheibe.) Denn die Erde ist eine Kugel und die Oberfläche gekrümmt. Das bemerken wir im Alltag nur selten, weil wir im Vergleich zum ganzen Planeten so klein sind, dass uns die gekrümmte Oberfläche wie eine Ebene vorkommt. Aber der FCC würde es merken. Genau so wenig wie man ein gerades Stück Metall auf einen Ball legen kann so das Metall und Ball sich überall berühren, kann der FCC-Ring/Scheibe so auf der gekrümmten Erdoberfläche liegen, dass er überall Kontakt mit dem Boden hat.

Größenvergleich von LHC und FCC (Bild: Pcharito, CC-BY-SA 4.0)

Größenvergleich von LHC und FCC (Bild: Pcharito, CC-BY-SA 4.0)

Wenn ein Punkt des Rings/der Scheibe auf dem Boden liegt, dann würde der genau 32 Kilometer weit entfernte gegenüberliegende Punkt 80 Meter (!) hoch in der Luft schweben! Da passt ein ganzes Hochhaus drunter! Das gleiche gilt übrigens für den International Linear Collider, der kein Ring sondern eine 34 Kilometer lange gerade Strecke ist. Nur dass er eben KEINE gerade Strecke sein kann, weil auch hier die Erdkrümmung im Weg steht.

Sowohl der LHC als auch der FCC befinden sich tief unter der Erde und liegen nicht wackelnd auf der Erdoberfläche rum. Aber die Krümmung der Erdoberfläche muss man beim Bau dieser Tunnel natürlich trotzdem berücksichtigen. Und das ist etwas, über das man gerne mal länger nachdenken darf: Wir Menschen sind in der Lage so gewaltige Maschinen zu bauen, dass sie nicht einfach mehr irgendwo auf unserem Planeten abgestellt werden können, weil sie sonst wackeln würden…

P.S. Einen Online-Rechner zur Bestimmung der Erdkrümmung gibt es zum Beispiel hier.


Alle Artikel aus der Serie “Erdkugelgeschichten”
Einleitung: Die Erde ist nicht flach und das ist gut so
Sternengeschichten Folge 293: Al-Biruni und die Größe der Erdkugel (erscheint am 06.07.2018)
Erdkugelgeschichten 01: Das Kreuz des Südens und der Himmel auf der anderen Hälfte der Erde (erscheint am 09.07.2018)
Erdkugelgeschichten 02: Der Sonnenuntergang kommt später als man denkt (erscheint am 10.07.2018)
Erdkugelgeschichten 03: Zu groß um flach zu sein: Der Future Circular Collider und die Zukunft der Teilchenphysik (erscheint am 11.07.2018)
Erdkugelgeschichten 04: Perseiden, Sternschnuppen und Plädoyer für das frühe Aufstehen (erscheint am 12.07.2018)
Sternengeschichten Folge 294: Warum sind Planeten rund? (erscheint am 13.07.2018)
Erdkugelgeschichten 05: Terraforming Mars: Wie kriegt ein Planet ein Magnetfeld? (erscheint am 16.07.2018)
Erdkugelgeschichten 06: Mach es wie die Sonnenuhr: Zeitmessung für alle! (erscheint am 17.07.2018)
Erdkugelgeschichten 07: Der blaue Himmel, die rote Sonne und die runde Erde (erscheint am 18.07.2018)
Erdkugelgeschichten 08: Flache Erde oder Erdkugel – Wer profitiert von der Verschwörung? (erscheint am 19.07.2018)
Sternengeschichten Folge 295: Mondfinsternisse und der “Blutmond” (erscheint am 20.07.2018)

Kommentare (67)

  1. #1 Talstein
    Berlin
    11. Juli 2018

    Ich habe mich noch nie gefragt wieso sich der LHC eigentlich unter der Erde befindet und selbst wenn ich es getan hätte, wäre ich wohl nicht so schnell auf die Antwort gekommen.

    Super Beitrag, danke!

  2. #2 Heljerer
    11. Juli 2018

    Also ich kann einen Ring bündig auf eine Kugel legen!

  3. #3 Spritkopf
    11. Juli 2018

    Der Ring, aus dem der FCC besteht kann schlicht und einfach nicht auf der Erdoberfläche liegen! Dafür ist er zu groß. Denn die Erde ist eine Kugel und die Oberfläche gekrümmt.

    Das verstehe ich nicht. Ich kann doch einen Ring auf einen Ball legen und er wird über seinen gesamten Umfang die Balloberfläche berühren, selbst wenn er nur einen wenig kleineren Durchmesser hat als der Ball selbst.

  4. #4 Spritkopf
    11. Juli 2018

    Tsst, da war Heljerer ein paar Sekunden früher dran.

  5. #5 pane
    11. Juli 2018

    Hat mich auch gewundert. Ein Linearbeschleuniger geht nicht, aber der Schnitt einer Ebene mit einer Kugel ist entweder genau ein Punkt, dann ist es die Tangentialebene dieses Punktes, oder er ist leer, oder aber es ist ein Kreis. Der Mittelpunkt des Kreises liegt natürlich unter der Erde, aber der Kreis selber liegt vollständig auf der Kugel.

    In der Praxis geht es natürlich trotzdem nicht, da die Erde nun mal keine exakte Kugel ist, sondern Berge und Täler hat.

  6. #6 Heljerer
    11. Juli 2018

    Ich habe gerade versucht von der CERN-Website zu zitieren. Klappt irgendwie nicht.

    Daher mal direkt der Link:
    https://voisins.cern/en/en-bref/why-lhc-underground

  7. #7 pane
    11. Juli 2018

    Wäre ein guter Ort für eine neuen extragroßen Linearbeschleuniger nicht das Ruhrgebiet? Die Tunnels gibt es da schon, auch in ausreichender Tiefe. Es muss ja auch deshalb in der Erde sein, damit keine Strahlung von außen stört.

  8. #8 Heljerer
    11. Juli 2018

    Irgendwie gibt es hier eine Verschwörung: Immer wenn ich den wahren Grund des unterirdischen Baus von der Cern-Website zitieren will, wird meine Nachricht einfach komplett gelöscht (dreimal passiert).

    Mein Beitrag mit dem passenden Link wird gerade moderiert.

    Alles sehr merkwürdig.

  9. #9 Captain E.
    11. Juli 2018

    @pane:

    Wäre ein guter Ort für eine neuen extragroßen Linearbeschleuniger nicht das Ruhrgebiet? Die Tunnels gibt es da schon, auch in ausreichender Tiefe. Es muss ja auch deshalb in der Erde sein, damit keine Strahlung von außen stört.

    Das hieße aber, dass sich die Planer beeilen müssten. Noch sind etliche Schächte offen wegen der Wasserbewirtschaftung, aber demnächst werden alle geschlossen und man arbeitet danach mit Tauchpumpen.

    Und da fangen auch bereits die Probleme an! Der Beschleuniger sollte wohl besser nicht absaufen, also müsste man massiv Wasser abpumpen. Dann wird er gekühlt, aber je tiefer man kommt, desto wärmer wird es. Man müsste also immer stärker kühlen. Und dann bin ich mir sicher, dass es keine einzige Sohle gibt, die über eine ausreichend lange Strecke parallel zur Erdkrümmung läuft.

    Übrigens: Schiffe ab einer gewissen Länge (irgendwo ab 100m+) folgen auch bereits der Erdkrümmung. Baut man deren Kiellinie ganz gerade, schadet das ihrer Stabilität.

  10. #10 Baumeister Bob
    11. Juli 2018

    @pane:
    “Schiffe ab einer gewissen Länge (irgendwo ab 100m+) folgen auch bereits der Erdkrümmung. Baut man deren Kiellinie ganz gerade, schadet das ihrer Stabilität.”

    Ach, das ist ja spannend. Gibt’s dazu ‘n guten Link?

  11. #11 schlappohr
    11. Juli 2018

    Das Argument mit der Krümmung kann ich auch nicht ganz nachvollziehen (oder ich habe es nicht verstanden). Soweit ich weiß, hat man den LHC unter anderem aus folgenden Gründen so tief eingegraben:

    – Temperaturstabilität. Wenn die Sonne den ganzen Tag auf einen 27km-Ring brutzelt, würde er sich massiv verformen. In 175m Tiefe ist die Temperatur weitgehend konstant oder zumindest leicht konstant zu zuhalten.

    -Strahlung von innen: Während des Betriebes darf sich niemand im Tunnel aufhalten, weil in der Röhre eine enorme Strahlung entsteht (Synchrotronstrahlung?). Auf der Oberfläche wäre die kaum abzuschirmen, außer man will die ganze Region evakuieren. Beim ersten Fall von Leukämie hätten sie ein Verfahren am Hals und der Ring würde per einstweiliger Verfügung stillgelegt.

    -Strahlung von außen: man möchte in den Experimenten nur die Teilchen aus der Kollision sehen und keine, die aus dem All kommen.

    Dazu kommt der Sicherheitsaspekt. Bei der ganzen unsäglichen Blackhole-Panik gibt es bestimmt irgendwelche Vollpfosten, die versuchen würden, das Teil zu sabotieren.

  12. #12 Captain E.
    11. Juli 2018

    @schlappohr:

    Ich schätze, dass es die Angst vor schwarzen Löchern beim Bau des Tunnels nochnicht gegeben hat. Damals hat man doch so langsam erst damit begonnen, Schwarze Löcher statt ein exotisches und unwahrscheinliches Phänom als etwas darstellen, dass es trotz aller Wahrscheinlichkeit nach gibt und das erhebliche Auswirkungen auf die Struktur des Universums ausübt. Ach ja, und trotzdem muss keiner Angst davor haben!

    In der Science Fiction war man allerdings schon vorher auf den Zug gesprungen und hatte daraus King Kong, Godzilla und den WeißenHai in Personalunion gemacht. Nur an Mikro-Löcher hatte von den Schreibern wohl keiner gedacht gehabt. Also konnte auch keiner vor ihnen Angst haben.

  13. #13 Bullet
    11. Juli 2018

    @Heljerer, Spritti:
    es geht wohl eher darum, daß ich mir einen Punkt des Ringes herausnehme und an dem definiere, daß die Gravitationsresultierende senkrecht auf der Ringebene steht. Wenn ich so doof bin und das mache, stelle ich dann fest, daß auf der anderen Seite des Ringes ein Berg aufgeschüttet werden muß – und zusätzlich noch an jenem Punkt die Ringebene nicht mehr senkrecht zur effektiven Schwerkraftrichtung steht: der Ring zeigt etwas nach oben.

    Natürlich muß man einen solchen Ring so bauen, daß am Zentrum des Ringes die Schwerkraftrichtung senkrecht zur Ebene ist (wie sich ja auch in eurem Beispiel ergibt). Man muß dann nur damit leben, daß an jedem Punkt des Ringes “unten” ein wenig von der Senkrechten abweicht – immer in Richtung Ringinneres.

    Wenn man soweit ist, sollte ein solcher Beschleuniger dann vielleicht doch direkt am Äquator gebaut werden und einmal um die Erde gehen. Na prost. 🙂

  14. #14 schlappohr
    11. Juli 2018

    @Captain E.

    Da hast Du vermutlich recht. Aber bei zukünftigen Projekten sollte man das auf dem Schirm haben.

  15. #15 pane
    11. Juli 2018

    @Captain E.: [Stollen im Ruhrgebiet]
    Natürlich muss man sich beeilen. Abpumpen muss man sowieso. Man muss ja auch nicht die unterste Sohle nehmen. Und sicherlich muss man noch einiges Bauen. Aber wenn da schon mal ein Loch ist, ist es um vieles einfacher.

    Es gäbe auch andere Verwendungszwecke über die man mal nachdenken sollte, z.B gibt es Schächte, die bis zu 2000m tief sind. Da könnte man doch gut “Falltürme” draus machen.

  16. #16 Ingo
    11. Juli 2018

    Wieso muss es eigentlich ein exakter Kreis sein?
    Wieso reicht eine unregelmaessige Form nicht?

    Ansonsten koennte man auch irgendwelche alten Bahntunnel nehmen.

  17. #17 schlappohr
    11. Juli 2018

    Ein Kreis ist energetisch günstig. Die Protonen verlieren jedesmal kinetische Energie, wenn sie in einen Bereich mit stärkerer Krümmung eintreten. Bei einem Kreis hat man insgesamt den geringsten Energieaufwand, weil die Krümmung überall gleich ist, und bei den Unmengen Energie, die in die Protonen reingepumpt wird, ist das von entscheidender Bedeutung.

  18. #18 UMa
    11. Juli 2018

    @Florian: Du scheinst Dir wirklich wenige Zeit genommen zu haben, diese Serie zu schreiben. Erst das mit dem Foucaultschen Pendel und jetzt der Kreis.

    Man kann einen Kreis nur dann nicht flach auf eine Kugel legen, wenn sein Durchmesser größer als der der Kugel ist.

    Wenn man die Sphäre (Kugeloberfläche) mit einer Ebene schneidet, erhält man einen Kreis.
    So gesehen sind Kreise (oder Teile davon Kreisbögen) sogar die einzigen ebenen Figuren, die man flach auf eine Kugel legen kann.

  19. #19 Mars
    11. Juli 2018

    aber selbst wenn der kreis nicht ganz perfekt wäre
    – vorallem um die erdkrümmung auszugleichen – werden sie doch sowieso im magnetfeld gehalten
    und ich denke ein – selbst hochgerechneter – radius von 45 km ist doch viel aufwendiger zu beherrschen als einer der dazukommt, aber 6378 km hat.

    also hat uns Florian in seiner unübersehbaren weisheit schon wieder auf die probe gestellt
    …. sind wir schon im sommerrätsel angekommen????

  20. #20 Jolly
    11. Juli 2018

    @ Captain E.

    “Schiffe ab einer gewissen Länge (irgendwo ab 100m+) folgen auch bereits der Erdkrümmung. Baut man deren Kiellinie ganz gerade, schadet das ihrer Stabilität.” (@Captain E. #7)

    “Ach, das ist ja spannend. Gibt’s dazu ‘n guten Link?” (@Baumeister Bob #8)

    … und passende Trockendocks?

    Wir reden von 0,8 mm auf 100 m; 20 mm auf 500 m – Das längste Schiff ist 400 m. (Wikipedia)

    Hier ein Beispiel dafür, was passiert, wenn man der Erdkrümmung nicht folgt, also für komplettes Versagen beim Bootsbau . Da fragt man sich, war der Erschaffer gar ein Konkaverdler?

  21. #21 Alpha1
    11. Juli 2018

    Auf dem Bild “LHC von oben”, fehlt hier nicht der “MoEDAL” Detektor ?

  22. #22 Frantischek
    11. Juli 2018

    Hmmm…
    Worum es wohl in Wirklichkeit geht ist, dass man kein herkömmliches Kartenmaterial oder Satellitenbilder, die die Erdkrümmung nicht einbeziehen, zur Planung verwenden kann.
    Dass die Erde keine perfekte Kugel ist und ein Ring deshalb nie komplett aufliegen würde wurde ja schon gesagt.

    Aber wenn ich das richtig verstanden habe würde man Schrott produzieren wenn man einfach mit dem herkömmlichen Meeresnull arbeiten würde.

    Das wurde auch schon beim Bau des LHC so berücksichtigt, aber in geringerem Ausmass.

    Hier näheres:
    https://www.tunneltalk.com/CERN-10Dec2014-Future-Circular-Collider-preliminary-alignment-studies.php

  23. #23 Frantischek
    11. Juli 2018

    Sorry für Doppelpost:

    Der Ring DARF doch gar nicht gekrümmt sein weil die zusätzliche Krümmung ein zusätzliche Richtungsänderung der beschleunigten Teilchen, damit mehr Synchrotronstrahlung, damit mehr Energieverlust bedeuten würde.

    Oder?

    Also: Um einen flachen Ring zu verlegen muss man die Erdkrümmung berücksichtigen, nicht umgekehrt.

  24. #24 Jolly
    11. Juli 2018

    @ Alpha1

    Der MoEDAL-Detektor gehört zum eingezeichneten LHCb.

  25. #25 Bullet
    11. Juli 2018

    Ich hab für Helj und Spritti was in der Mod liegen … könnte etwas dauern. 🙁

  26. #26 Florian Freistetter
    11. Juli 2018

    An alle Geometrie-Korrektoren: Ist wirklich nicht klar, was ich mit dem Artikel erzählen wollte? (Und was nicht?)

    Ich hab mich nicht gefragt, was passiert, wenn man eine Kugel mit einem Kreis schneidet. Sondern wollte einen Vergleich finden der zeigt, wie gewaltig groß so eine Maschine ist. Aber das ist mir wohl misslungen. Was schade ist – weil diese Maschinen wirklich gewaltig sind und es mMn viel interessanter ist darüber nachzudenken, als darüber, was an dem Bild jetzt eventuell nicht perfekt ist. Aber ich hab die Kritik notiert und werd in Zukunft genauer aufpassen. Bzw. der Kritik von Uma folgen und das Blog in Zukunft lieber über den Sommer still legen, als mir die zusätzliche Arbeit zu machen und Artikel zu schreiben, bei der etwaige Fehler alle nur von dem ablenken, was ich eigentlich erzählen wollte.

  27. #27 tomtoo
    11. Juli 2018

    @Ingo
    Die Protonen werden zusätzlich zu @schlappohrs Antwort ja auch durch Magnete auf ihrer Bahn gehalten. Jede Abweichung vom Kreis, würde zu unterschiedlichen Magneten führen, teure Angelegenheit.

  28. #28 Florian Freistetter
    11. Juli 2018

    @Spritkopf: “Ich kann doch einen Ring auf einen Ball legen und er wird über seinen gesamten Umfang die Balloberfläche berühren”

    Ja – aber es geht ja nicht um Geometrie und mit “Ring” meinte ich nicht einen geometrischen Kreis. Sondern die reale Maschine. Ich hab das im Artikel jetzt klar gestellt.

  29. #29 MartinB
    11. Juli 2018

    @Florian
    Ganz ehrlich, ich hatte es wirklich nicht verstanden und mich die ganze Zeit gefragt, was ich da falsch verstehe. Vielleicht wäre es andersherum besser gewesen: Wenn man den Ring auf die Erde legt,d ann hat man wegen der Erdkrümmung in der Mitte einen “Berg” von 40 Meter Höhe

  30. #30 Captain E.
    11. Juli 2018

    @MartinB:

    Bei einem perfekten Sphärenelement (Sphäre=Kugeloberfläche) hättest du sicherlich recht. Da es aber alle möglichen Oberflächenformen auf der realen Erdoberfläche geben kann, könnte der “Berg” noch viel höher sein – oder mitten im Kreis liegt in einer Senke ein kleines Feuchtbiotop samt Teich.

  31. #31 Florian Freistetter
    11. Juli 2018

    @MartinB: Das wäre tatsächlich der bessere Vergleich gewesen. Ich bin aber auch kein Mensch (und war es nie), der geometrisch denkt. Insofern war das Bild das ich vermitteln wollte (das mit der Ring”Scheibe”, die über die Erdkrümmung hinausragt) für mich sehr verständlich; für alle anderen aber offensichtlich nicht. 🙁

    Und in Zukunft werd ich es wohl wirklich unterlassen, für meinen Urlaub Artikel auf Vorrat zu schreiben. Dann ist zwar 4-6 Wochen nix los im Blog, aber ich hab weniger Stress vor dem Urlaub und muss dann auch nicht mitten im Urlaub Fehler korrigiern und besprechen.

  32. #32 MartinB
    11. Juli 2018

    @Florian
    Was schade wäre – die Serie macht nämlich Spaß. Und ich denke, alle hier verzeihen es ohne Probleme, dass jemand, der so viel schreibt, auch mal was missverständlich erklärt.

    @alle
    oder? ODER??

  33. #33 Captain E.
    11. Juli 2018

    @Florian Freistetter:

    An alle Geometrie-Korrektoren: Ist wirklich nicht klar, was ich mit dem Artikel erzählen wollte? (Und was nicht?)

    […]

    Bevor ich die Sache richtig durchdacht hatte, kamen bereits die Kommentare. Vielleicht hätte ich sonst auch etwas dazu geschrieben. Im Grunde habt ihr aber ja allesamt recht. Nur hattest du streng genommen den Fall betrachtet, dass man den zu bauenden Ring tangential an die “Kugel” Erde anläge. Oder anders gesagt: Mathematisch gesehen hätten die Kugel und der Ring genau einen gemeinsamen Schnittpunkt. Das ist eine amüsante Vorstellung, aber wie MartinB schon sagte, wäre der 40-m-Hügel im Zentrum auch ein beeindruckendes Bild gewesen. Stellen wir uns das mal vor: Auf einer Ebene, die völlig flach wirkt, läge ein großer Beschleunigerring auf. Nach links wie nach rechts verläuft der Ring völlig gerade. Schaut man dagegen zum Mittelpunkt, kann man die andere Seite nicht sehen, sondern stattdessen nur die Ebene, auf der die Anlage steht. Und vermutlich könnte man sich bei einem Überflug gar nicht so recht erklären, wieso die Leute am Boden die andere Seite nicht sehen können.

    Wie sähe es eigentlich im Mittelpunkt aus? Ein Beobachter dort könnte vielleicht den gesamten Ring überblicken – oder kein einziges Segment.

    Abschließend folgende Sichtweise: Der Ring muss in einer (zweidimensionalen) Ebene gebaut sein – absolut flach. Die Flachheit der Erde kann da bei weitem nicht mithalten oder käme den Menschen, die sich auf ihr befänden, wie ein stark gekrümmtes Stück Erdoberfläche vor mit einer Senke in der Mitte.

  34. #34 schlappohr
    11. Juli 2018

    @MartinB

    “@alle
    oder? ODER??”

    Jawohl, so ist es. Jeder hat eine andere Sicht auf die Dinge. Ein Mathematiker wird sich fragen, wo um alles in der Welt das Problem mit einem Ring auf einer Kugel ist, einem Techniker wird es sofort klar sein. Bei anderen Problemen ist es umgekehrt. Alles kein Grund sich den Urlaub vermiesen zu lassen. Ich beantrage hiermit offiziell die Fortsetzung dieser Artikelreihe.

  35. #35 tomtoo
    11. Juli 2018

    Ist doch ein wunderschönes Beispiel wie schwer es sein kann, ein Bild im Kopf mit Worten zu vermitteln. Es war ja nix falsch, nur ein anderes Bild in anderen Köpfen.

  36. #36 Jolly
    11. Juli 2018

    @ MartinB ; @ Captain E.

    “einen “Berg” von 40 Meter Höhe”

    Der “Hügel” in der Mitte eines Rings mit 32 km Durchmesser wäre keine 40 m hoch.

    Wer keinen Urlaub hat, der könnte das ja mal ausrechnen.

  37. #37 stone1
    11. Juli 2018

    @alle
    oder? ODER??

    Ja klar.

    Beinahe noch schwieriger als das Bauen dieser dann größten Maschine der Welt stelle ich mir allerdings die Finanzierung vor, denn es wird ziemlich sicher auch die teuerste Maschine der Welt. Es war ja schon nicht einfach, den LHC finanziert zu bekommen, beim FCC wird das wohl nochmal ne Stufe schwieriger.
    Auf der Wikipediaseite und auf der FCC-Seite hab ich nichts dazu gefunden, aber gibt es denn schon eine ungefähre Abschätzung, was das Ding kosten wird?
    Oder ist es noch zu bald für eine halbwegs realistische Einschätzung?

  38. #38 UMa
    11. Juli 2018

    @Florian #26: Ich möchte nicht, das Du darauf verzichtest weiter interessante Artikel zu schreiben, und habe auch nichts der gleichen geschrieben.

    Ich habe mir, wegen Deiner guten Artikel in all den Jahren, nur einfach nicht vorstellen können, dass Dir so ein simpler Fehler unterläuft, deswegen mein Satz mit dem wirklich wenig Zeit genommen.

    Ist wirklich nicht klar, was ich mit dem Artikel erzählen wollte? (Und was nicht?)

    Bei mir ist das so angekommen, dass Du uns erzählen wolltest, wegen der Erdkrümmung wird es zunehmend schwieriger, große Ringbeschleuniger zu bauen, da die eins Seite dann viele Meter in der Luft liegen müsst, da man ihn nicht flach auf den Boden legen könne. Das gleiche Problem, dass bei Linearbeschleunigern auftritt.

    Besonders irritiert hat mich

    Eine enorme metallische, kreisförmige Röhre und stellt sie euch nicht unterirdisch vor, wie es in der Realität der Fall wäre. Sondern auf der Erdoberfläche liegend. Nur: Das geht nicht! Der Ring, aus dem der FCC besteht kann schlicht und einfach nicht auf der Erdoberfläche liegen! Dafür ist er zu groß. …
    Denn die Erde ist eine Kugel und die Oberfläche gekrümmt.

    denn das ist schlicht falsch. Und

    Wenn ein Punkt des Rings/der Scheibe auf dem Boden liegt, dann würde der genau 32 Kilometer weit entfernte gegenüberliegende Punkt 80 Meter (!) hoch in der Luft schweben! Da passt ein ganzes Hochhaus drunter! Das gleiche gilt übrigens für den International Linear Collider, der kein Ring sondern eine 34 Kilometer lange gerade Strecke ist.

    Da geht zwar, würde aber so nicht gebaut. Dazu müsste der Ring in der Tangetialebene liegen und durch den Berührungspunkt gehen, dann läge die gegenüberliegende Seite tatsächlich 80 m Höhe. Ein wirklich schräges Bild.
    Legt man den Ring dagegen flach auf den Boden ist in der Mitte ein 20 m hoher “Hügel” durch den die Erdkrümmung veranschaulicht werden kann, diese Idee von MartinB ist viel besser. Damit wird auch der Unterschied zu Linearbeschleunigern deutlich, die durch die Erdkrümmung tatsächlich stärker begrenzt werden. Ein zehnmal größerer Ringbeschleuniger mit 320 km Durchmesser ist, von der Erdkrümmung her, problemlos möglich, ein gleichgroßer Linearbeschleuniger schon schwierig.

  39. #39 Heljerer
    11. Juli 2018

    20 m

  40. #40 Heljerer
    11. Juli 2018

    Ah, da war ich zu langsam.

  41. #41 Heljerer
    11. Juli 2018

    Mein Beitrag #6 war lange in der Moderation, daher vielleicht etwas untergegangen. Dort ist verlinkt, was CERN selbst zur unterirdischen Bauweise sagt.

  42. #42 Heljerer
    11. Juli 2018

    CERN drückt sich dabei ganz simpel aus und man versteht es ohne Geometriekenntnisse.

  43. #43 Florian Freistetter
    11. Juli 2018

    @stone1: “eim FCC wird das wohl nochmal ne Stufe schwieriger.”

    Vielleicht können die sich mit diesem FCCzusammentun (ein bisschen mit Wissenschaft zu tun hat der ja auch). Obwohl die selbst schon genug Geldprobleme haben…

  44. #44 Florian Freistetter
    11. Juli 2018

    @UMa: “Bei mir ist das so angekommen, dass Du uns erzählen wolltest, wegen der Erdkrümmung wird es zunehmend schwieriger, große Ringbeschleuniger zu bauen, da die eins Seite dann viele Meter in der Luft liegen müsst, da man ihn nicht flach auf den Boden legen könne.”

    Also wenn das wirklich so angekommen ist, dann war mein Text wohl extrem schlecht. Es war aus meiner Sicht IMMER klar, das es um ein BILD geht, das veranschaulichen soll, wie groß die Dinger sind. Und definitiv nicht um irgendwelche Konstruktionsprobleme…

    “denn das ist schlicht falsch”

    Das hab ich ja jetzt schon korrigiert. Für mich war klar, das “Ring” in dem Kontext nicht das geometrische Objekt ist, sondern die reale Maschine. Die, wenn man sie geometrisch nähern will, wohl eher einer Scheibe ähnelt. Aber das Bild hatte wohl nur ich in meinem Kopf.

  45. #45 stone1
    11. Juli 2018

    @Florian Freistetter

    sich mit diesem FCCzusammentun

    Oder gleich bei der FIFA anfragen, ob die den Beschleuniger mitfinanzieren, dafür könnten die beispielsweise ein prestigeträchtiges Stadion im Mittelpunkt des Ringes bauen… ; )

  46. #46 Bbr1960
    11. Juli 2018

    @Nolly, #20

    Die 20 mm Abweichung über die Länge gleicht das Schiff ja automatisch aus, einfach indem es 20 mm tiefer eintaucht. Übrig bleibt nur eine viel geringere Abweichung in der Mitte. Bei einem 400-m-Schiff sind das 3,1 mm. Das dürfte unter den Fertigungstoleranzen im Schiffbau liegen.

    Aber wer weiß? Vielleicht berücksichtigt man das ja trotzdem? Einfach aus Prinzip, oder um anzugeben.

  47. #47 ImNetz
    11. Juli 2018
  48. #48 Karl Schmid
    Puchheim
    12. Juli 2018

    wg. Ringe auf der Kugel

    So ein Pech! Habe beim Lesen gleich in die Tasten gegriffen und wollte Florian trösten mit: “Hast halt an Scheibe gedacht und Ring geschrieben. Kann ja mal vorkommen.”
    und wollte das auch noch lustig verpacken mit:
    “Schon die alten Griechen wussten doch, dass auf dem glattrasierten Rundschädel eines siegreichen Athleten ein Lorbeerkranz bündig aufliegt, eine Untertasse aber nicht.”
    Als ich jedoch mit der fertigen Textkopie dann die Kommentare aufrief, sah ich, dass sich vor mir inzwischen schon an die 30 Leute fast alle bierernst genau darin verbissen hatten.

    Viel mehr beeindruckt haben mich die landschaftsarchitektonische Vorstellung einer auf einem Punkt der Erd-KUGEL aufliegenden 32-km-Untertasse und die 10.000 Tonnen flüssiges Helium in ihren Innereien.
    Und die Frage kam auf, ob und wie sie den Effekt der Erdrotation auf die kreise(l)nden Teilchen kompensieren.

    Danke für die Idee dieser unterhaltsamen Kugel-Erd-Beispielserie ohne lehrermäßig erhobenen Zeigefinger.

  49. #49 Jürgen Schönstein
    12. Juli 2018

    Ich fand den Hinweis von Bullet ganz interessant, weil es dabei eben auch um die innere Geometrie dieses Torus (so nennen Mathematiker m.W. solche Ringformen) geht. Und weil, ab einer gewissen Größe, die innere “senkrechte” Achse des Rings – also jene Summe aller Punkte auf der inneren Achse des Rings, die den gleichen Umfang ergeben – von der “Senkrechten” (definiert durch die Richtung, in der die Gravitation wirkt) abweichen muss. Mit anderen Worten. wenn ich an jeder Stelle des Rings einen senkrechten Stab durch die Mitte des Tunnels bohre, dann wäre der Kreis, den das obere Ende dieser Stäbe beschreibt, deutlich größer als der Kreis, auf dem all unteren Enden liegen. Die scheinbare “Vertikale” in so einem Ringtunnel würde dann unterschiedliche Umlaufdistanzen (so, wie ja auch die Innenseite kürzer ist als die Außenseite) aufweisen. Habe ich mich verwirrend genug ausgedrückt?

  50. #50 Frantischek
    12. Juli 2018

    @Florian:

    Nicht ärgern wenn die Leser “ausbessern”, sondern freuen dass sie bei dir offenbar schon so viel gelernt haben dass ihnen sowas auffällt!
    😉

  51. #51 gnaddrig
    12. Juli 2018

    Man denkt über den Bau eines 100-km-Beschleunigers nach? Zur Illustration der Größenordnung: Das Ding wäre dann fast so groß wie der äußere Moskauer Autobahnring (MKAD) mit 109 km. Wahnsinn!

  52. #52 Bullet
    12. Juli 2018

    @Jürgen: definitiv. 😀

  53. #53 Funktionalistiker
    12. Juli 2018

    Sie schreiben:
    Wir wissen, dass es in der theoretischen Physik jede Menge offene Fragen gibt.
    Zum Beispiel:
    Wie kann man die Gravitation quantenmechanisch beschreiben?
    Anmerkung:
    Eigentlich ist es ganz einfach. Nur darf man die Lösung solcher offenen Fragen nicht der theoretischen Physik überlassen. Da müssen Praktiker ans Werk.
    Unter primärer Beachtung und exakter Würdigung des materiellen Befundes findet man nämlich die Ansätze dafür tatsächlich in der RT. Und mit dem materiellen Befund muss man konsequent anfangen.
    Einstein hat da vorgearbeitet und keiner will das merken. Seltsam!!!
    Die Theoretiker scheinen daran auch nicht sonderlich interessiert zu sein. Schade eigentlich!!!
    Auch wenn ich mich wiederhole – Praktiker ans Werk!!!

  54. #54 Florian Freistetter
    12. Juli 2018

    @Funktionalistiker: ” Da müssen Praktiker ans Werk.”

    Lassen sie mich raten: Ingenieure, die der Meinung sind, alles in der Physik seit Einstein ist Unfug und die glauben, das man alle Rätsel der Physik mit dem lösen kann, was man auf der Uni in der Einführungsvorlesung über Mechanik hört und ein paar Zahlenspielereien mit Naturkonstanten? (Und die das Wort “Eichtheorie” noch nie in ihrem Leben gehört haben…)

  55. #55 Michael
    Köln
    12. Juli 2018

    Meine Güte…

    “Bzw. der Kritik von Uma folgen und das Blog in Zukunft lieber über den Sommer still legen, als mir die zusätzliche Arbeit zu machen und Artikel zu schreiben, bei der etwaige Fehler alle nur von dem ablenken, was ich eigentlich erzählen wollte.”

    Genau die Reaktion habe ich erwartet. Dieses Kindische “Dann tu ich halt nix mehr”, welches vorhersehbar JEDES Mal kommt, wenn jemand Herrn F. wegen einer Schludrigkeit kritisiert.

    Was ist das hier? Wissenschaftsblog oder Feuilleton? Wenns um Wissenschaft geht, muss Kritik erlaubt sein, ohne dass rumgeschmollt wird. Und ja, im Zweifelsfall lieber weniger Artikel, dafür weniger Pfusch. Oder halt keine, wenn das Ego Kritik nicht abkann.

    Gruß,
    Michael

  56. #56 bruno
    13. Juli 2018

    FF#26

    das Blog in Zukunft lieber über den Sommer still legen

    NAIIIINNNN!!!!

    Das sind doch jetzt alles Kommentatoren… die du kennst. Sei doch bitte bittte bitte nicht eingeschnappt…
    Du weisst, dass wir alle dich und deine Artikel lieben.

    Und @all: tretet doch bitte nicht auf dem (verdienten) Urlauber rum. Oder wollt ihr, dass der das Blog im Sommer aussetzt??
    mfg

  57. #57 Florian Freistetter
    13. Juli 2018

    @Michael: ” Wenns um Wissenschaft geht, muss Kritik erlaubt sein, ohne dass rumgeschmollt wird.”

    Hab ich die Kritik verboten? Nein – ich hab sie angenommen und meinen Artikel entsprechend angepasst.

    “Und ja, im Zweifelsfall lieber weniger Artikel, dafür weniger Pfusch.”

    Ich kann dir jetzt nicht ganz folgen. Als Uma genau das angemerkt hat (allerdings nicht in so einem unhöflichen Tonfall) und ich darauf geantwortet habe, dass ich das in Betracht ziehe, ist das laut dir “kindisches Schmollen”. Und im gleichen Atemzug sagst du das gleiche. Soll ich diese Kritik von dir jetzt ernst nehmen? Dann wäre das ja wieder “Schmollen”…

    Oder wolltest du mir nur auf sehr umständliche Weise sagen, das du mich doof findest?

  58. #58 Daniel Rehbein
    Dortmund
    13. Juli 2018

    Ich habe beim Lesen des Artikels auch gestutzt. Wieso müsste man die Anlagen bei oberirdischer Bauweise zu bauen, daß sie auf der einen Seite rund 80 Meter in die Höhe ragt? Wieso ist nicht nur der Ring, sondern die Kreisscheibe relevant? Ist denn bei der unterirdischen Anlagen tatsächlich die Kreisscheibe ausgehöhlt? Kann man also unterirdisch tatsächlich von einem beliebigen Punkt des Ringes geradlinig durch den Mittelpunkt des Kreises zum gegenüberliegenden Punkt gehen? Bei 32 Kilometern Durchmessern hieße das ja, daß unterirdisch rund 100 Quadratkilometer ausgehöhlt worden sein müssten.

    Nun schreibt Florian in Kommentar #44, daß das alles nicht so gemeint gewesen sei, sondern daß es lediglich um ein plastisches Bild zur Veranschaulichung der Größe gegangen sei.

    Was ist damit gemeint? Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Krümmung der Erdoberfläche und der Tatsache, daß die Anlage unterirdisch gebaut wurde, oder nicht?

    Am Ende von Kommentar #44 steht wieder, daß die Anlage in Näherung kein Ring, sondern eine Kreisscheibe ist. Also ist es doch genauso gemeint wie im Artikel formuliert, und man hat tatsächlich unterirdisch rund 100 Quadratkilometer ausgehöhlt?

    Daß ich beim Lesen eines Artikel nicht alles nachvollziehen kann, kommt durchaus zuweilen vor. Meistens klären sich Fragen dann nach Leser der Kommentare. Aber in diesem Fall verwirren mich die Kommentare noch mehr (nicht nur Kommentar #44, auch die anderen Kommentare bringen mir keine Klarheit). Was stimmt denn nun und was nicht?

  59. #59 Funkionalistiker
    14. Juli 2018

    @F.F. nr. 54
    Falsch geraten.
    Praktiker fangen immer mit den materiellen Befunden an. Sollten Sie auch mal angehen, diesbezüglich. Ist sehr interessant, welche materiellen Befunde es zur Gravitation alles gibt! Kann ich nur empfehlen!?

  60. #60 Oliver Gabath
    15. Juli 2018

    Manche Kommentare sind schon super – ich lese nur den Namen des Schreibers und denke beim Aufrufen: “Das wird sicher gleich pures Gold!” 😉

  61. #61 gaius
    15. Juli 2018

    Der Architekt, der die Gebäude des FCC entwirft, wird den Unterschied zu normalen Anlagendimensionen deutlich merken: Alle Gebäude (vorausgesetzt, ihre Ausrichtung richtete sich nach der Ringebene) stünden schief – und zwar an der Innenseite des Rings weiter unten als an der Außenseite.

    Alternativ könnte er waagerechte Gebäude bauen, und alle dort eingebauten Teile des Beschleunigerrings müssten oben zur Ringmitte hin geneigt werden.

    Die Kugeleigenschaft der Erde ist an dieser Winkeldifferenz tatsächlich deutlich abzulesen. Der Ring kann zwar auf der Erdoberfläche liegen – aber nicht gerade. Die Senkrechte des Rings (als Parallele zu seiner Mittelachse) weicht rundum spürbar von der Senkrechten der Erdoberfläche ab.

  62. #62 till
    16. Juli 2018

    Wir Menschen sind in der Lage so gewaltige Maschinen zu bauen, dass sie nicht einfach mehr irgendwo auf unserem Planeten abgestellt werden können, weil sie sonst wackeln würden…

    den Satz finde ich klasse, da habe ich glatt eine Gänsehaut bekommen.

  63. […] Der Sonnenuntergang kommt später als man denkt (erscheint am 10.07.2018) Erdkugelgeschichten 03: Zu groß um flach zu sein: Der Future Circular Collider und die Zukunft der Teilchenphysik (erscheint am 11.07.2018) Erdkugelgeschichten 04: Perseiden, Sternschnuppen und Plädoyer für das […]

  64. #64 Daniel Rehbein
    Dortmund
    18. Juli 2018

    @till. Ausgrechnet dieser Satz gehört auch zu denjenigen Postulaten, die mir nicht so recht einsichtig sind. Ob eine Maschine auf der Erdoberfläche wackelt, hängt nach meinem Verständnis davon ab, wie die Erdoberfläche im Vergleich zu der Unterseite der Maschine geformt ist. Die Erde ist ja ein recht unregelmäßig geformter Geoid (weshalb Vermesser die Erde gerne als “Kartoffel” bezeichnen, auch wenn Florian das nicht so gerne hört), und die Erdoberfläche (also die Oberfläche des Gesteins) und noch unregelmäßiger.

    Wenn tatsächlich die bloße Größe einer Maschine entscheidend dafür wäre, ob sie auf der Erdoberfläche wackelt, dann müsste es ja einen Schwellwert der größe geben. Eine Maschine, die kleiner ist als dieser Schwellwert, dürfte nicht wackeln, eine Maschine, die größer ist als dieser Schwellwert, müsste zwingend wackeln.

    Eine Maschine, die um ein Vielfaches größer ist als jeder bisher gebaute Teilchenbeschleuniger, ist zum Beispiel das europäische Eisenbahnnetz. Das europäische Eisenbahnnetz besteht aus einer Vielzahl zusammenhängender Gleise (die überwiegend in ihrer maximalen Neigung deutlich beschränkt sind), es besteht als Stellwerken, Weichen und Signalen, die zum Teil noch rein mechanisch über Seilzüge bedient werden [1] und mit entsprechenden Gegengewichten ausgestattet sind [2]. Es ist also eine riesige Maschine.

    Diese Maschine, die ist riesengroß, und sie liegt da einfach so herum auf der Oberfläche dieses Planeten. Und sie wackelt nicht.

    [1] https://twitter.com/bilderbein/status/1011228521606369281
    [2] http://www.bilderbein.de/breisach.html

  65. […] Der Sonnenuntergang kommt später als man denkt (erscheint am 10.07.2018) Erdkugelgeschichten 03: Zu groß um flach zu sein: Der Future Circular Collider und die Zukunft der Teilchenphysik (erscheint am 11.07.2018) Erdkugelgeschichten 04: Perseiden, Sternschnuppen und Plädoyer für das […]

  66. #66 Peter
    23. Juli 2018

    Zitat #17: „Die Protonen verlieren jedesmal kinetische Energie, wenn sie in einen Bereich mit stärkerer Krümmung eintreten.“

    Dann sollte man Krümmungen ganz vermeiden und exakt geradeaus verlaufende Teilchenbeschleuniger bauen.
    Man könnte ja unterirdisch 2 direkt aufeinander ausgerichtete gerade Schächte bauen. In die Schächte baut man 2 Teilchenbeschleuniger, die geradeaus laufen, in denen die Teilchen z. B. über 100 km weit geradeaus beschleunigt werden und dann in der Mitte aufeinandertreffen, wo sich die Detektoren befinden.
    Oder sind 100 km Beschleunigungsstrecke zu kurz, um ausreichend hohe Energien zu erzeugen? Müssten es eher 1000 km oder 10000 km sein?

    Die Schächte dürfen aber nicht zu tief liegen, da es in zunehmender Tiefe immer wärmer wird, aber Teilchenbeschleuniger gekühlt werden müssen.
    Wenn ein Beschleuniger nicht der Erdkrümmung folgen darf, würde die Mitte eines geraden Schachtes ziemlich tief unter der Erdoberfläche liegen.

    Wenn ein Beschleuniger nicht der Erdkrümmung folgt, dann müsste sich ja die Gravitation entlang der Strecke geringfügig ändern. Hat dies einen Einfluss auf die Beschleunigung o. die Bahn der Teilchen?

    Könnte man Teilchenbeschleuniger im Weltraum bauen, z. B. im Erdorbit? Vorteil wäre, dass es dort sehr kalt ist und quasi Vakuum herrscht. Nachteil wäre die kosmische Strahlung. Wie dick müsste eine Schutzhülle sein, welche die kosmische Strahlung ausreichend vom Beschleuniger u. den Detektoren abschirmt?

    Falls das mit der Schutzhülle im All zu aufwändig wird, könnte man unter der Mondoberfläche (Abschirmung durch dickere Gesteinsschicht) einen Beschleuniger bauen. Da das Mondinnere nicht flüssig ist, könnte man z. B. am Mondäquator einen Schacht bauen, der senkrecht einmal quer durch den Mond hindurchgeht (der mittlere Durchmesser des Mondes am Äquator beträgt 3476,2 km).

  67. #67 Bullet
    23. Juli 2018

    @Peter:

    In die Schächte baut man 2 Teilchenbeschleuniger, die geradeaus laufen, in denen die Teilchen z. B. über 100 km weit geradeaus beschleunigt werden und dann in der Mitte aufeinandertreffen, wo sich die Detektoren befinden.

    Du hast vielleicht das diffuse Gefühl, daß das jetzt nicht unbedingt so eine krass neue Idee ist, nichwahr? Ringbeschleuniger gibt es genau aus zwei Gründen:
    a) du willst im Wartungsfalle nicht wirklich vom einen Ende des 200-Kilometer-Beschleunigers zum anderen Ende des Beschleunigers laufen, oder?
    b) wenn jeder deiner Teilchenstrahlen die 100-km-Strecke geschafft hat, dann ist Schicht im – höhö – Schacht. Wenn jetzt jemand auf die Idee kommt, die Strahlen doch bitte 200 km weit laufen zu lassen, dann machst du was? Richtig: 2 x 100 km Schacht anbauen, die aufgrund der Erdkrümmung nicht mehr geradeaus gebaut werden können, weil sie dann ziemlich weit in die Luft stechen.
    Im Ringbeschleuniger legt jemand einen Hebel um und läßt die Teilchen eine zweite Runde drehen – ganz ohne weiteren Aufwand. Du siehst die Vorteile, ne?

    Wenn ein Beschleuniger nicht der Erdkrümmung folgen darf, würde die Mitte eines geraden Schachtes ziemlich tief unter der Erdoberfläche liegen.

    Stell die einen Gummiring vor, der auf einen Ball gelegt wird: er liegt immer auf – ist also immer gleich weit unter der Erdoberfläche.
    Ring vs. Linear: 2:0

    Wenn ein Beschleuniger nicht der Erdkrümmung folgt, dann müsste sich ja die Gravitation entlang der Strecke geringfügig ändern. Hat dies einen Einfluss auf die Beschleunigung o. die Bahn der Teilchen?

    Gravitation ist sooo entsetzlich schwach… nee. Keine Auswirkung.

    Da das Mondinnere nicht flüssig ist, könnte man z. B. am Mondäquator einen Schacht bauen, der senkrecht einmal quer durch den Mond hindurchgeht (der mittlere Durchmesser des Mondes am Äquator beträgt 3476,2 km).

    Der Mond mag kleiner als die Erde sein, aber ich bin mir nicht sicher, was schwieriger ist: den Schacht im Zentrum des Mondes gegen die nach innen drängende Masse des Mondes abzustützen plus den ganzen Mist erstmal zum Mond zu bringen – oder lieber hier auf der Erde in 2 Kilometern Tiefe einen 15 000 km langen Beschleunigerring zu bauen. Aber 3476 km Durchmesser? Come on: ein Ringbeschleuniger auf dem Mond kann ein ganzzahliges Vielfaches von 10920 km lang sein. Äh:
    Ring vs. Linear: 3:0