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LHC-Restart Run 3

Seit Freitag, dem 22.4. ist am CERN der LHC wieder im Setup mit Beams. Spannenderweise haben die dabei weniger Zeit mit Einmessung von irgendwelchen Optiken verbracht, und schon am 25. die ersten Ramps auf die neue Ziel-Energie von 6,8 TeV (immer noch nicht ganz die 7 TeV für die LHC ausgelegt ist, aber immerhin mehr als die 6,5 vom letzten Lauf vor dem LS2) gemacht. Wenn ich den Plan richtig interpretiere, sollte die Einrichtung bummelig nen Monat brauchen, bis dann wieder Physik-Läufe anstehen. Das dürfte dann also auf Ende Mai rauslaufen, mit ernsthaften Energien ab Juni.

In der Zwischenzeit ist ja aus den Daten vom Tevatron ein Hinweis auf Abweichungen vom Standard-Modell ermittelt worden, als das W-Boson mit zu viel Masse gemessen worden wäre (ich vermisse da ne Aussage, wie sicher das als Messung ist, zum Beispiel aus LHC-Daten). Da gäbe es zumindest eine Richtung, wo man noch Daten draufkippen kann.

JWSTreibstoff

Meldung aus der "ach, das gibt's auch?"-Ecke: Beim Start vom James-Webb-Space-Teleskop ist so viel richtig gelaufen, dass das Teleskop weniger von seinem eigenen Treibstoff nutzen musste, um auf den Kurs zu seinem Ziel zu gelangen. Damit steht dann der Treibstoff für mehr Betriebszeit des Instruments zur Verfügung. Bisher gab es damit seit dem erfolgreichen Start nur positive Nachrichten zu dem Gerät, was ja vor seinem Start geradezu berühmt war für unerfreuliche Meldungen.

JWST-Yeet

Eine Meldung, auf die ich im Jahresrückblick lieber nicht gewartet habe: Am 25. Dezember ist das Just Wait Space Telescope nach nur mehreren Jahren Wartezeit endlich erfolgreich ins All gestartet. Dabei ist auch nichts unerwartetes passiert. Seitdem bewegt das Gerät sich in Richtung des Lagrange-Punktes L2, der von der Sonne aus genau hinter der Erde liegt, muss sich über einen Monat lang schrittweise entfalten und aktivieren. Eine lange und komplizierte Aktion. Aber der Start hat immerhin schon mal geklappt. Yeet!

Hubblan

Erfreuliche Meldung aus dem Orbit: NASA hat seit dem 6. Dezember wieder alle Instrumente von Hubble aktiviert. Damit kann da die Datensammlung weitergehen. 

Just Wait Space Telescope, again

Es gibt so Weltraum-Projekte, die haben einfach viel zu oft viel zu schlechte Nachrichten. Das aktuell bekannteste Projekt aus der Ecke ist das James Webb Space Telescope, was eigentlich schon seit Jahren im All sein sollte, und dort noch mehr, noch coolere Wissenschaft unterstützen als das Hubble-Teleskop. Aber bei JWST sind immer wieder Verzögerungen aufgetreten, das ganze Projekt wurde dabei auch immer teurer, und ist nun gerade erst zur Launch Site in Französisch-Guyana geschickt worden, wo nun schon wieder eine unerwartete Komplikation passiert ist, als sich ein Haltegurt gelöst hat. Wenn ich das richtig mitbekommen habe, ist das Teleskop dabei nicht offensichtlich beschädigt worden, aber zur Sicherheit soll es nochmal untersucht werden, was wieder ein paar Tage zusätzlich kosten wird. Wenn es erstmal gestartet ist, wird das Teleskop nämlich nicht mehr geplant erreichbar sein, eine Entfaltungsaktion mit hunderten Aktuatoren ausführen, und sich dann zu einem Lagrange-Punkt in einiger Entfernung von der Erde begeben, wo es seine Nutzungszeit verbringen soll. Da wäre nicht vorgesehen, dass irgendwann mal eine menschliche Besatzung oder eine Wartungssonde vorbeikommen könnte, um Teile zu tauschen oder ähnliches, wie es bei Hubble ja einige Male vorkam, bis das Shuttleprogramm eingestellt wurde, und auch die Möglichkeit entfiel.

TL;DR: JWST hatte mal wieder einen Vorfall am Boden und muss hoffentlich nur durchgetestet werden. Wenn doch mehr gemacht werden müsste, könnte das aber den Start aus diesem Jahr rausschieben.

LHC startet ganz langsam

Den Nachrichten ist das keine Meldung Wert, aber mir schon: In den letzten Wochen sind die langierigen Arbeiten im und am LHC in eine Phase eingetreten, dass der ringförmige Teilchenbeschleuniger wieder mit ersten Protonen-Ladungen befüllt wurde. Da ist jetzt noch nicht viel Spannung bei, die Energielevel sind noch bei verhältnismäßig überschaubaren 450 MeV, also Injektionsenergie für den LHC, aber wenn ich das richtig interpretiere, geht es erstmal ohnehin darum, irgendwelche Komponenten des LHC einzustellen, bevor die Energien (und damit auch mögliche Gefahren für empfindliche Technik) gesteigert werden. In dem Rahmen gab es auch schon mal Protonen, die in der Nähe der Experimente in Barrieren geschickt wurden, so dass die Experimente die 'Spritzer' ("splashes" auf englisch" der Kollissionen messen konnten. Und dann gab es auch noch Stable Beams, aber eben nur bei 450 MeV. Von dem her, was der LHC erreichen kann, ist das alles eher Kleinkram. Wenn man weiß, dass es aber nur den einen LHC gibt, ist auch solcher Kleinkram eben etwas, was nicht oft passiert. Kaputtspielen will man so ein Gerät auch lieber nicht.

Und dann hat am 1. November das Jahr im LHC schon wieder geendet. Bei einem vollständigen Jahr wäre noch ein Lauf mit Ionen dran gewesen, aber das lohnt sich wohl nicht, und so ist dann wieder YETS (Year End Technical Stop). Reparaturen sollten da noch nicht nötig geworden sein, so mit gerade mal ein paar Tagen Laufzeit.

Rovikopter

Neues vom Mars: Da hat der Technologietest Ingenuity nach vier erfolgreichen Flügen eine Umwidmung bekommen, weil der noch funktioniert, und der Perseverance-Rover, den er als Funkrelais braucht, auch nicht so weit weg will. Und zwar soll Ingenuity dann immer mal rumfliegen, und Orte aus der Höhe ablichten, die für den Rover interessant sein könnten.

Hintergrund, soweit ich den mitbekommen habe: Eigentlich ist Ingenuity nur ein Test, der innerhalb eines Monats bis zu fünf Flüge machen sollte, wobei offenbar kein wirklich fester Plan für die späteren Flüge ausgearbeitet wurde. Schließlich war ja auch nicht klar, ob so ein Hubschrauber auf dem Mars überhaupt fliegen könnte. Und nach vier Flügen haben sich die Verantwortlichen der beiden Missionen wohl darauf geeinigt, dass der Helikopter versuchen kann, dem Rover zu helfen, indem der Helikopter aus der Luft Bilder von interessanten Orten in der Nähe aufnimmt, per Rover zur Erde schickt, und da dann alle Beteiligten sich mit den Bildern informieren können. Es steht immer noch zu befürchten, dass der Helikopter irgendwann ausfällt, immerhin war der nie für eine längere Mission geplant, aber bis dahin kann man ja mal sehen, was so eine fliegende Kamera an Bildern einsammeln kann.

Marsflug

Mit dem jüngsten NASA-Marsrover Perseverance ist auch ein kleines Nebenprojekt auf dem Roten Planeten gelandet: die Technologie-Demo Ingenuity. Deren Aufgabe ist es, herauszufinden, ob ein Helikopter auf dem Mars fliegen kann. Das Gerät ist nicht so wissenschaftlich ausgestattet wie eine richtige Mission, hat vor allem eine Kamera neben einem Solarpanel und den Rotoren, und muss sich über Perseverance und einen Mars-Orbiter verbinden, um Daten zur Erde zu schicken. Vor inzwischen drei Wochen wurde der Hubschrauber auf dem Mars abgesetzt, hat dann seine Funktionen überprüft und ein unerwartetes Problem gefunden, was noch ein Software-Update verlangt hat. Aber letzten Montag, am 19. war der erste Flugversuch geplant, den Ingenuity dann auch absolviert hat: kurz hochfliegen, gar nicht so weit, und wieder landen. 

Damit ist jetzt die Erde nicht mehr der einzige Planet, von dem Menschen Helikopter gestartet haben. 

Einerseits, andererseits

Vom 1. Dezember stammen zwei Meldungen rund um Weltraum-Themen, die einerseits traurig sind und andererseits erfreuen. 

Auf der traurigen Seite: Das Arecibo-Teleskop, dessen Reparatur gerade erst als zu aufwendig abgelehnt worden war, ist hart abgestürzt. Damit ist nicht nur die Instrumenten-Plattform zerstört, sondern auch der Reflektor in Mitleidenschaft gezogen worden. 

Erbaulicher: Die chinesische Mondsonde ist auf selbigem gelandet. Die wird dort Proben einsammeln, und zur Erde schicken. Das wird hierzulande zwar berichtet, aber nicht so deutlich, wie es eine vergleichbare US-Mission verbreitet worden wäre. 

LHC Run 2 vorbei

Erwartbares von einem Teilchenbeschleuniger in Schweiz und Frankreich: Beim LHC ist am frühen Montag, 3. Dezember der letzte Teilchenstrahl von Run 2 gedumpt worden. Das Physik-Jahr war schon am Abend vorher beendet worden, aber vor einem Long Shutdown können die Verantwortlichen auch riskantere Tests in der Maschine erlauben, wenn eventuelle Auswirkungen ohnehin nur eine kurzfristige Behinderung für einen Betrieb wären.

Jetzt steht beim LHC nicht nur die jährliche Wartung an, sondern ein rund zwei Jahre dauernder Stopp. Da stehen im LHC und den diversen Vorbeschleunigern eine Reihe Verbesserungen an, wobei für den LHC das Ziel der HL-LHC (High Luminosity LHC) ist, der 2025 erreicht werden soll. In Sachen Forschungsergebnisse ist es seit der Higgscovery im LHC nicht zu riesigen Entdeckungen gekommen, ein vermutetes Messergebnis aus einem Jahr hatte sich im nächsten Jahr wieder zerstreut, und so fehlen spektakuläre Funde. Was in sich vielleicht auch ein Ergebnis ist, aber irgendwie enttäuschender ist als irgendwelche gefundenen Teilchen. Mal sehen, ob die Forscher aus den in Run 2 eingesammelten Datenmassen nicht doch noch unerwartete Ergebnisse ermitteln können, die eben dadurch auffallen, dass sie niemand erwartet hat (angeblich soll ja bei der Entdeckung eines Teilchens ein Wissenschaftler mal ausgerufen haben "who ordered that?").

Kilono-was?

Erinnert ihr euch noch daran, was für eine Meldung das war, als das LIGO-Experiment die erste Messung von Gravitationswellen veröffentlicht hat? Gestern gab es eine Veröffentlichung ähnlicher Größenordnung: Und zwar ist eine "Kilonova" beobachtet worden. Konkret haben die Gravitationswellen-Teleskope von LIGO und Virgo ein Ereignis gemessen, bei dem zwei Neutronensterne verschmolzen sind, und das haben dann auch diverse Teleskope beobachtet. Das ganzen läuft unter der Bezeichnung "Kilonova" die ich vorher aber noch nie gehört habe. Dadurch, dass das Ereignis von so vielen Detektoren anvisiert wurde, waren Gerüchte über eine anstehende Veröffentlichung auch schon länger im Umlauf.

Dass Sternenverschmelzungen auch in Form von Gravitationswellen zu messen sein sollten, war schon bekannt, immerhin sind Schwarze Löcher nur besonders schwere Sterne. Die Frage war mehr, wie gut man die Messdaten aufbereiten muss, bis man die Gravitationswellen erkennen kann. Und nun gibt es also Ereignisse, die von Gravitationswellen- und klassischen Teleskopen beobachtet wurden. Faszinierend, diese Wissenschaft. Ähem: Science!

Lichteraktionen

Mir war für heute mal nach einer lockeren Meldung aus der Wissenschaft: Beim LHC gibt es mal einen Hinweis auf eine möglicherweise irgendwann kommende Entdeckung. Und zwar hat das ATLAS-Experiment in den Daten der Ion-Ion-Kollisionen, die zuletzt Ende 2015 liefen, Hinweise darauf gefunden, dass sich neben den Ionen auch Photonen getroffen und beeinflusst haben könnten. Das ganze ist alles sehr zurückhaltend formuliert, weil einerseits extrem wenige Events Daten geliefert haben für die Veröffentlichung (13 Events), es sich ohnehin um eine Signifikanz von weniger als den geforderten 5 Sigma (hier: 4,4. Erwartet waren wohl sowas wie 9 Events als Hintergrundrauschen) handelt, und es keine vergleichbaren Messungen eines anderen Instruments (CMS fällt mir da ein) an einem vergleichbaren Teilchenbeschleuniger (da wird die Luft plötzlich extrem dünn) bekannt sind, die in die gleiche Richtung deuten. Sollte es sich aber wirklich um eine valide Messung handeln, wäre damit gezeigt, dass Lichtteilchen-Wellen auch andere Lichtwellen-Teilchen beeinflussen können. Unter praktisch extrem seltenen Bedingungen, so dass der Effekt noch nicht irgendwo aufgefallen sein kann.

Ich find's ja spannend, was für Erkenntnisse man immer noch aus den Messdaten der letzten Jahre rausholen kann, wenn man sonst nichts aufregenderes zu tun hat. Dass bisher noch Hinweise auf irgendwelche symmetrischen oder supersymmetrischen Partner der bekannten Teilchen des Standardmodells und Spuren von Dunkler Materie oder Dunkler Energie vermisst werden, erwähne ich nur für den Fall, dass hier jemand lesen sollte, der noch Ideen bräuchte, in welcher Richtung weitere Forschung ganz angemessen sein könnte.

EYETS beendet

Erbauliche Nachricht von einem gewissen Kollidierer Großer Hadronen: Beim LHC ist die verlängerte Winterpause beendet, und heute wurde zum ersten Mal dieses Jahr Stable Beams deklariert. 

LHC Page 1 kurz nach dem Beginn der Stable Beams

LHanC

Erbauliche Meldung von der Teilchenbeschleunigung: Nach dem verlängerten Jahresende ist der LHC wieder aktiv. Da stand ja von Mitte Dezember der 'Extended Year End Technical Stop' an, wo alle möglichen Wartungsarbeiten in und an den Systemen anstanden. CMS hat zum Beispiel in der Zeit einen neuen Pixel Detector bekommen, ein Beschleuniger-Magnet wurde gewechselt (was offensichtlich nicht funktioniert, wenn der auf Betriebstemperatur (2K) ist), irgendwo wurden nicht mehr benötigte Kabel entwernt, und so weiter. Die Vorbeschleuniger sind schon seit Ende März der Reihe nach wieder in Betrieb gegangen. Im LHC liefen die Vorbereitungen seit Mitte April, wo alle Magnete auf Betriebstemperatur abgekühlt wurden, die Stromverbindungen getestet wurden (indem unter sorgfältiger Beobachtung Strom eingeleitet wurde), und die verschiedenen Schutzsysteme wurden darauf getestet, ob sie im Fehlerfall den Schutz der Maschine sicherstellen könnten. Am Samstag stand dann der nächste Schritt an: Es wurden wieder erste Protonenpakete in die Ringe geleitet. Die wurden jeweils sektorweise weiter um den Ring geleitet, bis am Abend in beiden Richtungen Protonenstrahlen mit 450 MeV Energie um den Ring kreisen konnten.

Die nächsten Schritte danach sind noch, dass weiter getestet werden muss, wie sich die gesamte Maschine verhält, bis in rund einem Monat wieder Protonen aufeinander losgelassen werden, um in den Experimenten Kollisionsdaten einzusammeln, aus denen die Physiker dann ihre Schlussfolgerungen ziehen können. Ein paar Hinweise, in welchen Richtungen man weiterforschen kann, gab es inzwischen doch schon, da bleibt zu hoffen, dass das Wissen weiter zunehmen kann.

LHgebnis

Erinnert ihr euch noch, wie Ende letzten Jahres aus den LHC-Experimenten ATLAS und CMS Aufregung wegen einer möglichen Entdeckung kam? Da gab es ja einen Überschuss von gemessenen Zerfallsprodukten in einem bestimmten Energielevel (750 GeV), die andeutete, dass das vielleicht ein bisher unbekanntes Teilchen sein könnte. Der Überschuss war aber mit den Daten aus 2015 nicht hoch genug, um das als Treffer gelten zu lassen (2 Komma irgendwas Sigma statt der benötigten 5 Sigma). In den letzten Monaten hat der LHC nun so oft und lange wie technisch möglich Protonen auf andere Protonen treffen lassen, mit eben dem Ziel, den Experimenten so viele Daten zur Verfügung zu stellen, wenn im August Auswertungen verkündet würden. Dieser Termin war am Freitag.

Das Ergebnis ist anders als 2012 aber ernüchternd: Von dem möglichen Teilchen ist mit den zusätzlichen Daten nichts mehr zu sehen. Was mit den Daten aus 2015 noch wie ein mögliches Messergebnis aussah, hat sich wieder in das Grundrauschen einsortiert. Damit gibt es dann wieder keine Spur der Physik, die über das Standardmodell hinausgeht. Wenn man mal davon absieht, dass die Astrophysik Dunkle Materie (anziehende Kraft, die Galaxien zusammenhält) und Dunkle Energie (abstoßende Kragt, die das Universum ausdehnt) vorhersagt, womit die vom Standardmodell beschriebenen Teilchen bummelig 6 Prozent der Materie im Universum ausmachen. Von den anderen Teilchen haben die Teilchenphysiker nur schlicht noch keine erwiesenen Messungen.

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