Nachtrag: Science Lesson Week 4

Jetzt mal Schluss mit dem ganzen Freizeit-Quatsch – Zeit für harte Fakten! Es folgt eine kleine Abhandlung über das Magnetsystem im Tunnel des LHC…

Letzte Woche ging es in die SM18, die „Testing Facility“ für alle Dipol-Magneten. Die Dipolmagneten sind diese blauen Röhren, von denen ein paar ausrangierte auch hier überirdisch auf dem Gelände rumstehen. Ihre Aufgabe ist es, den Protonenstrahl im LHC auf seiner Kreisbahn zu halten. Dafür braucht man ein sehr starkes (Dipol-) Magnetfeld. Um so ein Magnetfeld zu erzeugen, braucht es extreme Ströme: im Falle des LHC fliessen knapp 12000 (zwölfTAUSEND) Ampere durch die Magneten!

Dafür braucht es entweder enorm dicke Kabel (ca. Format „Baumstamm“ – siehe Bild), oder aber Supraleitung. Supraleitung ist ein quantenmechanischer Effekt, der erst bei wiederum extremen Temperaturen auftritt: nur wenige Grad Kelvin über absolut Null (minus 273° C) sind erlaubt. Dafür verschwindet aber jeglicher elektrischer Widerstand und man kann die riesigen Ströme durch ein Kabel jagen, das nur ca 1 mm dick ist.

Dazu müssen allerdings 27 Kilometer Magnet auf minus 271 °C gekühlt werden! Das geschieht mit ca. 300 Tonnen flüssigem Helium, dem kältesten Stoff, den die Menschheit herstellen kann. Das ganze ist eine technische Meisterleistung… Die Kabel und Magneten dürfen niemals auch an nur einem Punkt normalleitend werden, weil die durch den elektr. Widerstand entstehende Hitze sofort zum Verglühen führen würde. Um die Kühlung zu garantieren, muss das Helium sogar suprafluid sein. Dabei verliert es jegliche Viskosität und wird sozusagen „unendlich flüssig“… so kann es jeden noch so kleinen Zwischenraum ausfüllen und bildet keine Bläschen.

Einmal ist beim Testen genau das passiert, weil ein Sicherheitssystem versagt hat. Resultat: Der Magnet ist verglüht, es gab einen riesigen Lichtbogen in der Halle. Der plötzlich zusammenbrechende Strom hat ein riesiges Gegenfeld erzeugt, das das Kryostat durch die ganze Halle geschossen hat, auf der anderen Seite ist meterlang flüssiges Hellium aus dem Magneten geschossen. Terminator lässt grüssen. Es stand aber Gott sei Dank niemand in der Nähe…

Jeder der ca 1200 Magneten wurde in dieser Halle getestet. Dabei wird auch das Feld jedes einzelnen vermessen und in einer Datenbank gespeichert, denn später muss jeder Magnet zusätzlich korrigiert werden, um auf der gesamten Umlaufbahn ein perfektes Feld zu garantieren. Ein Magnet kostet ca. 500 000 Euro.

Für alle, die bis hier hin durchgehalten haben, jetzt die Bilder:

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~ von quantenknecht - August 2, 2008.

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