Benutzer:Zumthie/lhc

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LHC Sicherheit (Stand 27. August 2008)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wiederholt sind Bedenken gegen die Sicherheit des Large Hadron Collider, der am europäischen Forschungszentrum CERN in Genf im September 2008 in Betrieb gehen soll, geäußert worden, da nach Meinung der Kritiker die dort stattfindenden hochenergetischen Kollisionen äußerst gefährliche Effekte zeitigen könnten. So wird etwa die Entstehung schwarzer Mini-Löcher oder von seltsamer Materie befürchtet. In den USA hat eine Gruppe besorgter Bürger sogar gegen das Projekt geklagt, genauer gesagt gegen amerikanische Forschungsinstitute, die mit CERN kooperieren[1][2]. Ähnliche Befürchtungen sind bereits gegen den Betrieb des Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), eines Teilchenbeschleunigers in den USA, geäußert worden, der im Jahr 2000 in Betrieb genommen wurde [3][4][5]. Zahlreiche Medien haben im Jahr 2008 über diese Anwürfe berichtet [6] [7][8]. Vielfach wird die Debatte deshalb als Medienhype interpretiert, zumal nur die wenigsten Teilchenphysiker eine Grundlage für solche Befürchtungen erkennen.

Befürchtet wird nicht weniger als der Weltuntergang. Dieser könnte, so die Kritiker, entweder durch bei den Teilchenkollisionen erzeugte schwarze Minilöcher, seltsame Materie, Vakuumblasen oder durch magnetische Monopole hervorgerufen werden[9]. Die Debatte konzentriert sich zunehmend auf die Möglichkeit der Entstehung schwarzer Minilöcher, da die letzteren drei entweder schon am RHIC erzeugt worden wären oder durch die Kosmische_Strahlung, der die Erde schon seit ihrer Entstehung offensichtlich ohne gravierende Folgen ausgesetzt ist[10].

Schwarze Minilöcher[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gewisse Varianten der Stringtheorie lassen es möglich erscheinen, dass durch hochenergetische Teilchenkollisionen wie im LHC schwarze Minilöcher entstehen [11]. Diese könnten, so die Kritiker, im schlimmsten Fall die Erde zerstören. Es sind hinsichtlich dieser Befürchtungen von CERN mehrere Studien angefertigt und Sicherheitsgutachten durch unabhängige Experten in Auftrag gegeben worden [12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22]. Sie sind zu dem Ergebnis gekommen, dass keine Probleme zu erwarten sind aus folgenden Gründen:

1. Gemäß der Theorie der "Hawking-Strahlung" und eben denselben Varianten der Stringtheorie, die die Entstehung dieser schwarzen Minilöcher erst möglich erscheinen lassen, müssten diese in kürzester Zeit wieder zerstrahlen und könnten daher keinen Schaden anrichten.

2. Falls sie doch nicht zerstrahlen, sondern stabil bleiben, würden sie aufgrund ihrer äußerst geringen räumlichen Ausdehnung und ihrer elektrischen Neutralität kaum mit Materie interagieren und extrem lange brauchen, um die Erde zu zerstören.

Zusätzlich zu diesen theoretischen Vorhersagen werden empirische Beobachtungen ins Feld geführt. Würden schwarze Minilöcher stabil bleiben und zugleich nennenswert Masse assimilieren, dann wäre die Erde längst zerstört, was offensichtlich nicht der Fall ist. Denn durch die kosmische Strahlung treffen sekündlich über 100000 Partikel (deren Energie teils viel höher ist als die der im LHC erzeugten) auf die Erde und hätten längst schwarze Minilöcher erzeugt mit den genannten Folgen.

Dieser Argumentation halten die Kritiker, die mit wenigen Ausnahmen keine entsprechende fachliche Ausbildung haben, folgende Gesichtspunkte entgegen:

1. Dass Schwarze Löcher gemäß Hawkings Theorie zerstrahlen, ist empirisch noch nicht nachgewiesen. Einige (wenige) Wissenschaftler sind der Ansicht, dass Schwarze Löcher keineswegs zerstrahlen, sondern stabil bleiben. [23][24] Populär in der deutschen Öffentlichkeit wurden insbesondere die Berechnungen des deutschen Biochemikers und Chaosforschers Otto Rössler [25][26], dessen Theorie allerdings in einer Studie von H. Nicolai, dem Direktor des Albert-Einstein-Instituts, als innerlich inkonsistent zurückgewiesen wurde[27].

2. Gegen die Behauptung, dass schwarze Minilöcher die Erde aufgrund der Existenz der Höhenstrahlung längst ausgelöscht hätten, wenn sie denn eine Gefahr darstellten, wenden die Kritiker ein, dass diese beiden Szenarien nicht vergleichbar seien. Im Gegensatz zu eventuell durch die Höhenstrahlung erzeugter schwarzer Minilöcher würden solche im LHC erzeugte teilweise nur einen sehr geringen Impuls aufweisen. Jene Partikel der Höhenstrahlung, die geeignet sind, das befürchtete Phänomen hervorzurufen, haben nämlich zwangsläufig eine sehr hohe Geschwindigkeit, die sich auf das entstehende Schwarze Loch übertragen würde. Aufgrund dessen äußerst geringer räumlicher Ausdehnung und dessen elektrischer Neutralität würde es kaum mit Materie interagieren und würde daher ähnlich wie ein Neutrino ereignislos durch die Erde hindurchfliegen. Die elektrische Neutralität und die geringe Ausdehnung träfe zwar auch auf die im LHC produzierten schwarzen Minilöcher zu. Aber da die dort kollidierenden Protonen mit nahezu der gleichen Geschwindigkeit aufeinanderprallen, haben die Endprodukte eine vergleichsweise sehr geringe Geschwindigkeit, diese dürfte in einigen Fällen kleiner sein als die Fluchtgeschwindigkeit der Erde (ca. 40000 km/h). In diesem Fall würde das schwarze Miniloch im Schwerefeld der Erde verbleiben und mit der Zeit Materie anreichern.[28]

Die Einschätzungen, in welchem Zeitrahmen diese Absorbtion von Masse für die Erde gefährlich werden könnte, differieren erheblich. Während Rössler von nur 50 Monaten spricht[29]rechnen die meisten Wissenschaftler mit Zeiträumen von mehr als fünf Milliarden Jahren[30].

Im Juni 2008 ist eine Studie von Giddings/Mangano erschienen, die argumentiert, dass zwar die kosmische Strahlung hinsichtlich der Erde die Befürchtungen nicht widerlegt, dass aber Weiße Zwerge und Neutronensterne ebenfalls der kosmischen Strahlung ausgesetzt seien. Diese jedoch könnten schwarze Minilöcher aufgrund deren weitaus höherer Dichte nicht durchdringen. Dass besagte kosmische Objekte zweifellos existieren, wird als Beweis gesehen, dass von schwarzen Minilöchern keine Gefahr ausgeht[31].

Die Ergebnisse dieser Studie zieht eine am 10. August 2008 erschienene Arbeit von R. Plaga teilweise in Zweifel[32]. Plaga diskutiert, basierend auf einem Modell von Casadio/Harms[33], die Möglichkeit von "metastabilen" schwarzen Minilöchern, die zwar Hawking-Strahlung aussenden, dennoch über einen längeren Zeitraum stabil blieben. Deren vergleichsweise geringe Wirkung wäre auf weit entfernten Weißen Zwergen nicht nachweisbar, aber für irdische Verhältnisse würden sie trotzdem extrem große Energiemengen freisetzen, die entweder die Erde als Ganzes oder zumindest die unmittelbare Umgebung von Genf bedrohen könnten. Plaga schlägt deshalb konkrete Sicherheitsvorkehrungen für den Betrieb vor.

Die letzte Veröffentlichung zu dem Diskurs von M.Peskin (18.August 2008) [34] unterstützt wiederum die Sichtweise von Giddings/Mangano (der Aufsatz von Plaga ist allerdings nicht mehr einbezogen).

Mit wenigen Ausnahmen sind die Kritiker nicht als (Teilchen-)Physiker ausgebildet. Nur sehr wenige Experten sehen vom LHC Gefahren ausgehen.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. ↑ Boyle, Alan (19. 8. 2008): "Twists in the Doomsday debate" (englisch)
  2. ↑ Dennis Overbye: Asking a Judge to Save the World, and Maybe a Whole Lot More, The New York Times, 29. März 2008 (englisch)
  3. ↑ A Black Hole Ate My Planet(englisch)
  4. ↑ Wagner, Walter (Juli 1999). "Black holes at Brookhaven?". (Letters to the Editors) Scientific american. 281: 8. (englisch)
  5. ↑ Wilczek, F. (Juli 1999). "Reply to “Black holes at Brookhaven” by W.L. Wagner". Scientific American. 281(1): 5. (englisch)
  6. ↑ Felix Knoke: Angst vor Weltuntergang – Amerikaner klagt gegen Teilchenbeschleuniger, Spiegel Online, 31. März 2008
  7. ↑ Dennis Overbye: Asking a Judge to Save the World, and Maybe a Whole Lot More, The New York Times, 29. März 2008 (englisch)
  8. ↑ http://www.nzz.ch/nachrichten/wissenschaft/roessler_schwarze_loecher_cern_couchepin_1.789024.html NZZ-Artikel: Couchepin trifft Cern-Kritiker Rössler - Information über die Gefahr Schwarzer Löcher am neuen Beschleuniger (21.7.2008)
  9. ↑ Stop the LHC - until we know it's SAFE! (englisch)
  10. ↑ LHC Safety Assessment Group (Ellis J, Giudice G, Mangano ML, Tkachev I, Wiedemann U) (2008). Review of the Safety of LHC Collisions (englisch)
  11. ↑ Savas Dimopoulos, Greg Landsberg: Black Holes at the LHC, Phys. Rev. Lett. 87:161602, 2001 (englisch)
  12. ↑ Jean-Paul Blaizot, John Iliopoulos, Jes Madsen, Graham G. Ross, Peter Sonderegger, Hans-Joachim Specht: Study of potentially dangerous events during heavy-ion collisions at the LHC, CERN Scientific Information Service, Genf 2003 (englisch)
  13. ↑ Arnon Dar, Alvaro De Rújula, Ulrich Heinz: Will relativistic heavy-ion colliders destroy our planet?, Phys. Lett. B470, 1999, S. 142–148 (englisch)
  14. ↑ W. Busza, Robert L. Jaffe, J. Sandweiss, Frank Wilczek: Review of speculative "disaster scenarios" at RHIC, Rev. Mod. Phys. 72, 2000, S. 1125–1140 (englisch)
  15. ↑ Safety at the LHC, CERN 2007 (englisch)
  16. ↑ Auszüge aus dem "Safety at the LHC"-Review auf Deutsch
  17. ↑ "The safety of the LHC". CERN 2008 (CERN website).(englisch)
  18. ↑ Blaizot JP, Iliopoulos J, Madsen J, Ross G, Sonderegger P, Specht H (2003). Study of Potentially Dangerous Events During Heavy-Ion Collisions at the LHC. CERN. Geneva. CERN-2003-001. (englisch)
  19. ↑ LHC Safety Assessment Group (Ellis J, Giudice G, Mangano ML, Tkachev I, Wiedemann U) (2008). Review of the Safety of LHC Collisions. Abstract. arXiv:0806.3414. (englisch)
  20. ↑ LHC Safety Assessment Group (Ellis J, Giudice G, Mangano ML, Tkachev I, Wiedemann U) (2008). Review of the Safety of LHC Collisions: Addendum on Strangelets. (englisch)
  21. ↑ Giddings SB, Mangano ML (2008). Astrophysical implications of hypothetical stable TeV-scale black holes. CERN. Geneva. CERN-PH-TH/2008-025. arXiv:0806.3381v1. (englisch)
  22. ↑ Steven B. Giddings/Michelangelo L. Mangano (20.6.2008): "Astrophysical implications of hypothetical stable TeV-scale black holes" (englisch)
  23. ↑ Adam A. Helfer: "Do black holes radiate?", Rept.Prog.Phys. 66 (2003), S.943-1008 (englisch)
  24. ↑ Adrian Kent: A critical look at risk assessments for global catastrophes, Risk Anal. 24, 2004, S. 157–168 (englisch)
  25. ↑ Otto Rōssler (27.9.2007): "Abraham-Solution to Schwarzschild Metric Implies That CERN Miniblack Holes Pose a Planetary Risk". (englisch)
  26. ↑ P.M.-Video mit Prof. Rössler und Dr. Landua
  27. ↑ "Comments from Prof. Dr. Hermann Nicolai, Director, Max Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) Potsdam, Germany on speculations raised by Professor Otto Roessler about the production of black holes at the LHC." [1] (englisch)
  28. ↑ Boyle, Alan (March 27, 2008). "Doomsday Fears Spark Lawsuit". Cosmic Log. msnbc. (englisch)
  29. ↑ Otto Rōssler (27.9.2007): "Abraham-Solution to Schwarzschild Metric Implies That CERN Miniblack Holes Pose a Planetary Risk". (englisch)
  30. ↑ LHC Safety Assessment Group (Ellis J, Giudice G, Mangano ML, Tkachev I, Wiedemann U) (2008). Review of the Safety of LHC Collisions (englisch)
  31. ↑ Steven B. Giddings/Michelangelo L. Mangano (20.6.2008): "Astrophysical implications of hypothetical stable TeV-scale black holes" (englisch)
  32. ↑ Rainer Plaga (10.8.2008): On the potential catastrophic risk from metastable quantum-black holes produced at particle colliders. (englisch)
  33. ↑ R.Casadio/B. Harms (2002): Can black holes and naked singularities be detected in accelerators? (englisch)
  34. ↑ Peskin, Michael (18.8.2008). The end of the world at the Large Hadron Collider?. (PDF) (englisch)

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