pro8 zu Besuch bei CERN 2025

CERN in Genf ist das größte Teilchenforschungszentrum der Welt. Dort arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daran, die Bausteine der Materie zu verstehen. Im Zentrum steht der Large Hadron Collider (LHC), der Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und Kollisionen erzeugt, um fundamentale Phänomene zu erforschen. Durch Experimente wie ATLAS, CMS, ALICE und LHCb gewinnen Forscher Einblicke in Fragen zur Entstehung des Universums, der Natur der Materie und den Gesetzen der Physik.

Los ging es am Montagmorgen, dem 8. September 2025, mit dem Besuch der Large Magnet Facility, durch die uns Gonzalo Hernando Irisarri führte. In einer riesigen Montagehalle werden gerade die neuen Magnete für den HL-LHC Upgrade des 27km-langen Teilchenbeschleunigerrings fertiggestellt. Was von außen aussieht wie eine simple Stahlröhre, ist innen hightech. Da beim Aufbau des Elektronenstrahls auf eine extrem hohe Beschleunigung starke Schwankungen des Magnetfelds auftreten, werden zwischen den starren Stahlröhren flexible Pufferelemente eingebaut. Wir erfuhren, dass in den Röhren Tri- oder Quadropol-Magnete angeordnet werden und dass es bei der Neubefüllung des LHC 2h dauert, bis die Elektronen im Ring auf Maximalgeschwindigkeit und maximale Energie hochgefahren sind, die es für die verschiedenen Experimente bedarf.

Wir gingen weiter zur nächsten Station, wo Ruth Diaz Vez uns die Kryostati-Aktivitäten des High-Luminosity LHC erklärte. Die LHC-Magnete werden auf 1,9 Kelvin heruntergekühlt, um Supraleitfähigkeit zu erreichen, während der Tunnel selbst Raumtemperatur hat. Die Kryostati-Experten erklärten die Tricks, mit denen die Magnetspulen und -strukturen vor der Umgebungswärme isoliert werden, und wie die Schrumpfung und Ausdehnung der verschiedenen Komponenten bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen.

Anschließend führten uns Davide Bozzini und Samer Yammine durch eine Halle, in der der IT-String, ein Prototyp eines etwa 100 Meter langen Abschnitts der HL-LHC-Maschine, vollständig aufgebaut wurde und in den kommenden Monaten einem umfassenden Versuchsprogramm unterzogen werden soll. Von Juli 2026 bis Juli 2030 wird am LHC ein umfangreiches Modernisierungsprogramm durchgeführt. Auf dem IT-String werden die meisten der neuen Magnetsysteme und Zusatzkomponenten in einer großen Anlage zu Testzwecken zusammengeführt, damit mögliche Schwierigkeiten bei den Schnittstellen und der Montage erkannt und behoben werden können, bevor sie im LHC-Tunnel installiert werden. Der IT-String umfasst natürlich auch die neuesten supraleitenden Kabeltechnologien, die die Magnete mit extrem hohen Strömen versorgen, um das Magnetfeld zu erzeugen, das für die Führung und Fokussierung der Strahlen für hochlumineszente Kollisionen erforderlich ist. Diese Kabel haben wenig mit herkömmlichen Kabeln zu tun, da in der Anlage modernste Materialien aus schweren Supraleitern verwendet werden.

Danach gab es Mittagessen in einem der CERN-Restaurants. Die Pause tat gut, denn uns allen schwirrte von den vielen Informationen schon gewaltig der Kopf. 

Anschließend ging‘s weiter zur CERN Prévessin Site. Hier stellte Frau Flavia Düsselberg von HR Talents Acquisition vor, welche Job Opportunities CERN interessierten Studierenden und Absolventen bietet. 

CERN ist sehr daran interessiert, das Interesse deutscher Bewerber aufzubauen und den Anteil an deutschen Mitarbeitern zu verstärken. Anschließend stellte Prof. Dr. Kristian Arntz, Dekan des Fachbereichs Maschinenbau und Mechatronik der FH Aachen, das Wettbewerbs-Lehrmodul pro8 vor und lud danach zu einer Gesprächsrunde ein. Verschiedene, sehr interessierte CERN-Mitarbeiter ließen sich von uns pro8 erläutern, so dass bei einer Tasse Kaffee eine angeregte Diskussion in netter Atmosphäre stattfand. 

Nach einem gemeinsamen Gruppenfoto ging es weiter zum CERN Control Centre, durch das uns der Physiker Maarten Van Dijk führte. Er hatte die seltene Gabe, komplizierte Dinge vereinfacht darzustellen zu können, so dass es eine Freude war, ihm zuzuhören.

Anschließend besuchten wir das Robotiklabor BE-CEM-MRO des CERN. Das Robotikteam stellte uns die verschiedenen Roboter vor, mit denen das CERN arbeitet und die für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt werden. Während des Betriebs der Teilchenbeschleuniger und der Kollisionen der Teilchen entstehen in einigen Maschinenelementen höhere Strahlungswerte. Mehrere Bereiche im Tunnel können daher erst nach einer langen „Abkühlphase” von CERN-Mitarbeitern betreten werden. Bei der Reparatur von Komponenten werden sorgfältig entwickelte Verfahren befolgt, um die Sicherheit zu gewährleisten.

Die Roboter können insbesondere in Bereichen, in denen Sicherheits- und Platzbeschränkungen bestehen, helfen. Sie inspizieren Tunnel- und Versuchsumgebungen lange bevor Menschen sie betreten können, führen Inspektionen, Messungen und Fernmanipulationsaufgaben durch. Da das CERN seine Beschleuniger und Teilchenkollisionen ständig optimiert, werden Roboter für Wartungsarbeiten und den Betrieb des CERN in Zukunft immer wichtiger werden.

Als letzte Station am Montag führte uns Oliver Böttcher zum HiLumi (interne Bezeichung für HL-LHC) WP8 Workshop. Hier ging es genau um die Aufgabe, für die unsere Studierenden im pro8 Projekt einen technischen Lösungsvorschlag präsentieren mussten: die Schnittstelle zwischen Collider und Experiment. Die herausfordernde Aufgabe war, die Führung, Positionierung und Kabelverbindungen für die VAX-Module und die VAX-Box zu verbessern.

Nachdem sie sich in pro8 eine Woche lang mit diesem Thema befasst hatten, war es für alle sehr interessant zu sehen, wie sich das Ganze real vor Ort gestaltet. Wie Antonio Alonso vom WP8 Team und Edward Barnes (verantwortlich für die VAX Module) uns versicherten, werden sie einigen Lösungsvorschlägen unserer Studierenden nachgehen und testen.

Der Montag klang aus bei einem BBQ anlässlich des 10. Jahrestags der von BE-EA, zu dem wir eingeladen wurden. Umwabert von leckeren Grilldüften und einem leckeren Buffett wird uns die nette und harmonische Atmosphäre unter den CERN Mitarbeitern unvergessen bleiben, die selber mit viel Herzblut für die musikalische Begleitung des Abends sorgten.

Am Dienstagmorgen, den 9. September 2025, besuchten wir das ATLAS Besucherzentrum. ATLAS ist das volumenmäßig größte LHC Experiment. Vor dem Gebäude trafen wir François Butin, der vor über 20 Jahren aktiv an der Installation des Experiments in der riesigen unterirdischen Kaverne beteiligt war. Er kam auf einem elektrischen Einrad dahergebraust, mit dem er täglich die Hunderte von Metern zwischen den verschiedenen CERN-Einrichtungen zurücklegt. Im Eingangsbereich des ATLAS Gebäudes hing eine elektronische Anzeigetafel, wie viele Higgs-Boson-Teilchen bereits nachgewiesen worden waren. 

Als Herr Butin auf einen unscheinbaren Knopf drückte, wurde die Wand plötzlich transparent und wir schauten wie durch ein riesiges Fenster in das beeindruckende ATLAS Kontrollzentrum hinein. Anschließend betraten wir einen Raum, in dem er uns eine fantastische 3D-Show über die Entstehung von ATLAS präsentierte. Hier erfuhren wir, dass die Entdeckung des Higgs-Bosons 2012 von den Forschungsgruppen ATLAS und CMS am Large Hadron Collider (LHC) des CERN bekannt gegeben wurde. Das Higgs-Boson ist ein Elementarteilchen im Standardmodell der Teilchenphysik, das den Mechanismus bestätigt, durch den Teilchen wie Elektronen, Quarks und W-Bosonen ihre Masse erhalten. Peter Higgs hatte es bereits in den 1960er Jahren berechnet und vorhergesagt. Es dauerte mehr als 50 Jahre, bis seine Theorie bewiesen wurde. 

Was für eine unglaublich wunderbare Bestätigung des eigenen Lebenswerks muss es sein, wenn man – wie Peter Higgs zu Lebzeiten – erlebt, dass ein theoretisch vorhergesagtes Teilchen viele Jahre später durch Experimente nachgewiesen und tatsächlich gefunden wird!
 

Wir gingen weiter zu einem Gebäude, das zunächst wie ein CERN-Museum aussah. Hier wurde uns ein kurzer Film über die Entstehung des CERN gezeigt. Was wie eine surreale Filmkulisse aussah, entpuppte sich als Synchrocylotron (kurz SC), das in den 1950er Jahren am CERN in Betrieb genommen wurde. Wir standen also direkt vor dem ersten Teilchenbeschleuniger des CERN, mit dem alles begann. Auf einer Zeitachse konnten wir wichtige Innovationen und Entdeckungen nachlesen, die am CERN entwickelt wurden. So entwickelte beispielsweise 1989 ein CERN-Mitarbeiter namens Tim Berners-Lee ein Webkonzept, das er 1991 der Öffentlichkeit vorstellte. Das CERN stellte die Technologie später frei zur Verfügung, was zur raschen Verbreitung des World Wide Web beitrug.

Die Gebäude auf dem CERN-Gelände sind in die Jahre gekommen. Anstelle von futuristisch anmutender Designarchitektur findet man Baracken und Zweckbauten mit dem Betoncharme der 70er Jahre. Grundlagenforschung ist teuer und es stellt sich immer die Frage: Was bringt das? Im Fall des WWW sieht man jedoch, dass sie oft zu erstaunlichen Dingen für die Menschheit führt, die mit dem eigentlichen Forschungsziel zunächst nichts zu tun haben. Das WWW-Datenprotokoll wurde mit dem Ziel entwickelt, Forschungsergebnisse mit Physikern auf anderen Kontinenten schneller austauschen und besser mit ihnen zusammenarbeiten zu können.

Da kluge Köpfe im CERN ständig alles weltweit verfügbare Know-how nutzen, um Antworten auf universelle Fragen zu finden, werden Frontend Technologien häufig ganz beiläufig mitentwickelt.

Tief beeindruckt gingen wir weiter zur Hauptwerkstatt von MME, wo wir von Simon Barrière begrüßt wurden. Er führte uns durch die Hallen, in denen einige der kompliziertesten mechanischen Teile hergestellt werden, die das CERN für seine Beschleuniger und die Forscher für ihre Experimente benötigen. Die Maschinen und Anlagen hier ließen die Herzen unserer Maschinenbaustudenten höher schlagen. In einer anderen Halle standen Bearbeitungs- und Messmaschinen, die so hoch wie ein Haus waren und von einer Fahrkabine aus bedient wurden wie bei einem Kran. Gigantische Maschinen.

Nach der Mittagspause checkten wir aus den CERN-Hotels aus und fuhren zu unserer letzten Station am CERN: dem CMS-Detektor auf der französischen Seite. Hier begrüßten uns Antje Behrens und Noemi Beni vor einem Fenster, das uns einen Einblick in das CMS-Kontrollzentrum gewährte. 

Dann gab es eine kurze Sicherheitseinweisung, wir bekamen Helme zugeteilt und runter ging's mit dem Aufzug in eine Tiefe von etwa 80 Metern. Wir gingen an Reihen von Schaltschränken und Datenservern vorbei und weiter hinunter zur Tunnelebene. Zugang wird allerdings nur gewährt, wenn der Teilchenbeschleuniger nicht in Betrieb ist. Bei unserem Besuch lief er gerade auf Hochtouren und der Zugang war gesperrt.

Das starke Magnetfeld des CMS-Experiments war hier unten deutlich zu spüren: Eine Büroklammer auf einem Mobiltelefon richtete sich magnetisch aus und eine Kette hing schief von der Decke, als würde jemand daran ziehen. Das Ausmaß dieser Demonstration wurde uns erst richtig bewusst, als uns gesagt wurde, dass sich das Zentrum des Magnetfeldes etwa 20 Meter entfernt in der Mitte des Detektors befand und dass wir durch eine 7 Meter dicke Stahlbetonwand davon getrennt waren.

Als wir mit dem Fahrstuhl wieder oben waren, atmeten wir tief durch und gingen zu der Halle, in der der CMS-Teilchendetektor aus Teilen zusammengebaut wurde, die aus aller Welt stammen. Große Ringe und Scheiben, die die Hauptteile des CMS bilden und bis zu 2000 Tonnen wiegen, wurden nacheinander mit einem speziell für diese Aufgabe gemieteten Kransystem durch einen riesigen Schacht in die CMS-Experimenterkaverne abgesenkt. Als Erinnerung an die Schönheit und Komplexität des CMS ist an einer Wand der 20 Meter hohen Halle ein Originalfoto des Teilchendetektors im Maßstab 1:1 angebracht. 

Voller Demut und Ehrfurcht versammelten wir uns davor zu einem Gruppenfoto. Dabei standen wir auf einer 3 Meter dicken Abdeckplatte, unter der sich ein 100 Meter tiefer Schacht und die Kaverne mit dem riesigen Detektor befindet. Damit war unser Besuch bei CERN zu Ende. Wir verabschiedeten uns und fuhren zurück nach Aachen.