Werden die Leute nicht verstrahlt, die am CERN arbeiten?

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    • Werden die Leute nicht verstrahlt, die am CERN arbeiten?

      Diese Frage wartet noch auf eine Antwort - am besten natürlich von jemandem, der /die am CERN arbeitet!

      Man könnte folgende Aspekte berücksichtigen:
      - Was heißt "verstrahlt" überhaupt?
      - Gibt es am CERN Stellen, wo Menschen radioaktive Strahlung abkriegen könnten?
      - Sicherheitsmaßnahmen?
      ...
      -----------------------------------------------------
      Möchtest du selbst eine Antwort schreiben? Dann nichts wie los!
      Sie muss nicht perfekt sein - nur ausbaufähig
      :)

      Das Ziel: Kurze (ca. 5-30 Zeilen), für Laien verständliche, fachlich korrekte Antworten, jeweils mit weiterführenden Linktipps.
      "Verständlich" heißt z.B.:
      - Einfacher Satzbau; Fremdwörter vermeiden oder gut erklären; Beispiele und Vergleiche einbauen.

      Mittelfristig soll die Antwortsammlung (nach Fakten- und Verständlichkeits-Checks) dann auf die Teilchenwelt-Homepage kommen.

      The post was edited 1 time, last by mkuhar ().

    • Also, nachdem ich ja drüben unter "Allgemeines" schon einiges zu der Frage gesagt habe, versuche ich's mal hier... Leider fehlen mir da noch eine ganze Menge Informationen; kann da irgend jemand aushelfen, der sich am CERN gut auskennt?
      Fehlende Punkte sind z. B.:
      - Welcher Anteil der entstehenden Teilchen wird in den Detektoren tatsächlich aufgefangen? Z. B. Myonen werden wohl kaum absorbiert..
      - Ist der Zugang zu den unterirdischen Experimentierhallen während dem Betrieb des LHC gesperrt? (würde ich stark vermuten, aber sicher weiß ich es nicht)
      - Welche anderen Experimente außer dem LHC gibt es am CERN noch, bei denen Gefahr von "Verstrahlung" besteht? Was ist mit den Vorbeschleunigern wie dem SPS - wie sind die abgeschirmt?

      Unter "verstrahlt" verstehen wohl die meisten Leute, dass man mit radioaktiver Strahlung in Kontakt kommt und dadurch irgendwie krank wird. Dass Kontakt mit radioaktiver Strahlung krank machen kann, liegt letztlich daran, dass diese eine "ionisierende" Strahlung ist; das heisst, sie kann aus den Molekülen in den Zellen des menschlichen Körpers Elektronen heraus schlagen. Das ist deshalb so gefährlich, weil diese "ionisierten" Moleküle sehr stark chemisch mit den anderen Molekülen in den Zellen reagieren können. Durch diese starken, unkontrollierten chemischen Reaktionen sterben viele Zellen ab oder fangen an, sich stark zu vermehren - wodurch letztlich Krebs entsteht.

      Wenn man also wissen will, ob die Leute am CERN verstrahlt werden können, muss man sich erst einmal anschauen, wo es dort überhaupt ionisierende Strahlung gibt. Im Wesentlichen gibt es davon zwei Sorten: erstens sehr schnelle ("hochenergetische"), elektrisch geladene Teilchen (dazu gehören z. B. die radioaktive Alpha- und Beta-Strahlung), und zweitens elektromagnetische Strahlung mit hoher Energie (Röntgen- und Gammastrahlung).

      Sehr schnelle, elektrisch geladene Teilchen gibt es am CERN natürlich mehr als genug, schließlich werden im LHC Protonen (also Kerne von Wasserstoff-Atomen, elektrisch positiv geladen) auf sehr hohe Geschwindigkeiten gebracht. Allerdings befinden sich diese Protonen natürlich während der ganzen Beschleunigung im Strahlrohr, und wenn man sie nicht mehr braucht, werden sie einen großen Graphit-Block geschossen. Kein Wissenschaftler am CERN kommt also jemals direkt mit diesen Protonen in Kontakt. (Man könnte natürlich fragen, ob es nicht zu einem Unfall gelangen könnte, bei dem der Strahl irgendwie aus dem Strahlrohr hinaus gerät - aber das wäre wieder ein anderes Thema.)

      Eine zweite Möglichkeit, wo Wissenschaftler mit sehr schnellen elektrisch geladenen Teilchen in Kontakt kommen könnten, sind die großen Detektoren, in deren Inneren die Protonen zusammen stoßen. Bei diesen Zusammenstößen entstehen jeweils sehr, sehr viele neue, sehr schnelle Teilchen, von denen die meisten auch elektrisch geladen sind. Allerdings sind die Detektoren so gebaut, dass sie die meisten dieser Teilchen auffangen - schließlich will man bei den Experimenten genau messen, welche Teilchen bei den Zusammenstößen entstehen, und das geht natürlich am besten, wenn man die entstehenden Teilchen alle auffängt.

      Außer diesen schnellen elektrisch geladenen Teilchen gibt es am LHC auch die zweite Sorte ionisierender Strahlung: hochenergetische elektromagnetische Strahlung. Diese entsteht teilweise bei den Zusammenstößen, aber auch schon, wenn nur Protonen durch den Ring kreisen. Elektrisch geladene Teilchen, die beschleunigt werden, geben nämlich immer elektromagnetische Strahlung ab (man spricht da auch von "Synchrotronstrahlung"). Deren Energie ist um so höher, je stärker die Beschleunigung ist; werden beispielsweise Elektronen in einer Antenne recht schwach beschleunigt, dann werden Radiowellen erzeugt, welche sehr wenig Energie hat. Werden die Elektronen in speziellen Röhren stärker beschleunigt, so entstehen Mikrowellen - so funktioniert letztlich ein Mikrowellenherd. Am LHC werden die Protonen sehr, sehr stark beschleunigt, deshalb entsteht dort auch eine Strahlung mit sehr hoher Energie. Diese wäre für Menschen tatsächlich gefährlich. Allerdings befindet sich das Strahlrohr ja in einem Tunnel, der überall mindestens 50 m unter der Erde liegt - und dieser Tunnel ist während des Betriebs des LHC gesperrt. Also kann keiner mit der Strahlung direkt in Kontakt kommen, und bis zur Erdoberfläche kommt sie nicht durch.
    • Hallo!

      ...das ist doch schon mal was! Einiges müsste man noch etwas präzisieren *g*. Mal sehen, was mir noch dazu einfällt:

      > wenn man sie nicht mehr braucht, werden sie einen großen Graphit-Block geschossen...
      ...Könnte man ein bissel genauer erklären (wieso soll man Protonen "nicht mehr brauchen"?). Hier steht mehr zum Beam Dump (und überhaupt zum LHC): lhc-facts.ch/index.php?page=beamdump

      > Allerdings sind die Detektoren so gebaut, dass sie die meisten dieser Teilchen auffangen...
      ...Hier könnte man schon genauer erklären, was mit den Teilchen passiert und warum sie nicht aus dem Detektor hinausgelangen.

      > Elektrisch geladene Teilchen, die beschleunigt werden, geben nämlich immer elektromagnetische Strahlung ab (man spricht da auch von "Synchrotronstrahlung").
      ...Soweit ich weiß, spricht man allgemein von Bremsstrahlung, und nur in speziellen Fällen von Synchtrotronstrahlung (wenn die Teilchen durch Magnete abgelenkt werden).

      > Am LHC werden die Protonen sehr, sehr stark beschleunigt, deshalb entsteht dort auch eine Strahlung mit sehr hoher Energie.
      ... vielleicht genauer: "unter anderem Gammastrahlung mit sehr hoher Energie" (Die Synchrotronstrahlung besteht ja aus vielen Wellenlängen).


      Soo, jetzt brauchen wir jemand vom CERN für weitere Infos! ...Wir suchen übrigens einen kompetenten Moderator, der die FAQ-Diskussion regelmäßig verfolgt, Texte gegenliest und fachlich korrigiert :)

      Viele Grüße,
      Manuela
    • Hallo Manuela,

      zum "Beam Dump" müsste ich auch erst mal genauer nachlesen; ebenso dazu, wie und welche Teilchen durch die Detektoren aufgefangen werden. Mal schauen, wie ich in den nächsten Tagen/Wochen dazu komme.

      Bei den beiden Änderungsvorschlägen zur Synchrotronstrahlung hast du beides mal recht. :)

      Anfang September bin ich übrigens auf einer Lehrer-Fortbildungsveranstaltung am CERN - wenn bis dahin noch wichtige Fragen offen sind, kann ich sie also gleich an der Quelle stellen! ;)

      Gruß,
      Björn
    • Erste Überarbeitung...

      Unter "verstrahlt" verstehen wohl die meisten Leute, dass man mit radioaktiver Strahlung in Kontakt kommt und dadurch irgendwie krank wird. Dass Kontakt mit radioaktiver Strahlung krank machen kann, liegt letztlich daran, dass diese eine "ionisierende" Strahlung ist; das heisst, sie kann aus den Molekülen in den Zellen des menschlichen
      Körpers Elektronen heraus schlagen. Das ist deshalb so gefährlich, weil diese "ionisierten" Moleküle sehr stark chemisch mit den anderen Molekülen in den Zellen reagieren können. Durch diese starken, unkontrollierten chemischen Reaktionen sterben viele Zellen ab oder fangen an, sich stark zu vermehren - wodurch letztlich Krebs entsteht.

      Wenn man also wissen will, ob die Leute am CERN verstrahlt werden können, muss man sich erst einmal anschauen, wo es dort überhaupt ionisierende Strahlung gibt. Im Wesentlichen gibt es davon zwei Sorten: erstens sehr schnelle ("hochenergetische"), elektrisch geladene Teilchen (dazu gehören z. B. die radioaktive Alpha- und Beta-Strahlung), und zweitens
      elektromagnetische Strahlung mit hoher Energie (Röntgen- und Gammastrahlung).

      Sehr schnelle, elektrisch geladene Teilchen gibt es am CERN natürlich mehr als genug, schließlich werden im LHC Protonen (also Kerne von Wasserstoff-Atomen, elektrisch positiv geladen) auf
      sehr hohe Geschwindigkeiten gebracht. Allerdings befinden sich diese Protonen natürlich während der ganzen Beschleunigung im Strahlrohr, kein Wissenschaftler am CERN kommt also jemals direkt mit diesen Protonen in Kontakt. Man könnte natürlich fragen, ob es nicht zu einem Unfall kommen könnte, bei dem der Strahl irgendwie aus dem Strahlrohr hinaus gerät. Mit so etwas haben die Konstrukteure des LHC aber schon gerechnet; die Bahnen der Protonen im Strahlrohr werden ständig elektronisch kontrolliert, und schon bei kleinsten Abweichungen
      wird der Strahl automatisch (innerhalb einer tausendstel Sekunde) aus dem Ring hinaus gelenkt und "entsorgt": die Protonen werden in einen großen, wassergekühlten Graphitblock (7 m lang, jeweils 70 cm breit und hoch) geschossen und darin vollständig aufgefangen. Dabei entsteht zwar wiederum Strahlung (sogenannte Bremstrahlung, siehe unten), aber weil der Graphitblock einem Stahlmantel und Eisenblöcken umgeben ist, gelangt auch davon nichts nach außen.

      Eine zweite Möglichkeit, wo Wissenschaftler mit sehr schnellen elektrisch geladenen Teilchen in Kontakt kommen könnten, sind die großen Detektoren, in deren Inneren die Protonen zusammen stoßen. Bei diesen Zusammenstößen entstehen jeweils sehr, sehr viele neue, sehr schnelle Teilchen, von denen die meisten auch elektrisch geladen sind. Allerdings zerfallen viele dieser Teilchen schon innerhalb des Detektors wieder in leichtere Teilchen, und die Detektoren so gebaut, dass sie die meisten der Teilchen, die nach außen fliegen,
      auffangen. Schließlich will man bei den Experimenten genau messen, welche Teilchen bei den Zusammenstößen entstehen, und das geht natürlich am besten, wenn man die entstehenden Teilchen alle auffängt. Beispielsweise enthält das CMS-Experiment ("Compact Muon Solenoid") ein sogenanntes elektromagnetisches Kalorimeter aus Bleiwolframat-Kristallen, in dem vor allem Photonen (also elektromagnetische Strahlung) und Elektronen aufgehalten werden, und weiter außen auch noch ein sogenanntes hadronisches Kalorimeter mit Messing-Platten, das die meisten schwereren elektrisch geladenen Teilchen (wie Protonen, aber auch exotischere Teilchen wie z. B. Pionen) aufhält. Nicht aufgefangen werden praktisch nur Myonen (Teilchen
      ähnlich zu Elektronen, nur schwerer) und Neutrinos. Letztere sind aber vollkommen ungefährlich, da sie eben mit normaler Materie so gut wie nicht reagieren.

      Außer diesen schnellen elektrisch geladenen Teilchen gibt es am LHC auch die zweite Sorte ionisierender Strahlung: hochenergetische elektromagnetische Strahlung. Diese entsteht teilweise bei den Zusammenstößen (wird aber in den Detektoren, speziell in den elektromagnetischen Kalorimetern - siehe oben - aufgefangen), aber auch schon, wenn nur Protonen durch den Ring
      kreisen. Elektrisch geladene Teilchen, die beschleunigt werden, geben nämlich immer elektromagnetische Strahlung ab (man spricht da von "Bremsstrahlung", speziell wenn die Teilchen durch Magnete abgelenkt werden, auch von "Synchrotronstrahlung"). Deren Energie ist um so höher, je stärker die Beschleunigung ist; werden beispielsweise Elektronen in einer Antenne
      recht schwach beschleunigt, dann werden Radiowellen erzeugt, welche sehrwenig Energie hat. Werden die Elektronen in speziellen Röhren stärker beschleunigt, so entstehen Mikrowellen - so funktioniert letztlich ein Mikrowellenherd. Am LHC werden die Protonen sehr, sehr stark beschleunigt, deshalb entsteht dort (unter anderem) Gammastrahlung mit sehr hoher Energie. Diese wäre für Menschen tatsächlich gefährlich. Allerdings befindet sich das Strahlrohr ja in einem Tunnel, der überall mindestens 50 m unter der Erde liegt - und dieser Tunnel ist während des Betriebs des LHC gesperrt. Also kann keiner mit der Strahlung direkt in Kontakt kommen, und bis zur Erdoberfläche kommt sie nicht durch.




      Hmm, allmählich wird der Text ziemlich lang - und die Punkte, die ich ursprünglich erwähnt hatte, fehlen immer noch alle... wenn man die noch einarbeitet, kommt wahrscheinlich nochmal etwa genausoviel dazu. Irgendwelche Ideen, wie man vielleicht sinnvoll kürzen könnte?

      Außerdem finde ich den Anfang ein wenig inkonsequent geschrieben - wenn jemand mit dem Wort "Moleküle" etwas anfangen kann, dann wohl auch mit "Ion" bzw. "ionisierend", oder? Warum also das zweite erklären, das erste aber einfach so stehen lassen? Leider fällt mir keine bessere Formulierung ein... Vorschläge?

      The post was edited 2 times, last by Bjoern Feuerbacher: Vorschläge von Manuele Kuhar versucht einzuarbeiten ().

    • Hi Björn,

      hmm, kürzen... Als Ab-und-Zu-Journalistin fallen mir erstmal die vielen Füllwörter auf (z.B. sehr, also, auch, wohl, irgendwie, natürlich, praktisch,...) und eine Menge Wort/-Nebensatzwiederholungen :D ... da geht problemlos die Hälfte wegzukürzen, ohne den Sinn zu entstellen. Beispiel: "Durch diese starken, unkontrollierten chemischen Reaktionen" ... einfach mit "dadurch" ersetzen :whistling:

      Die generelle Struktur find ich schon mal gut, und redigieren/kürzen wäre sowieso der letzte Arbeitsschritt, bevor wir den Text endgültig von einem Wissenschaftler "absegnen" lassen. Von daher zunächst einfach weiter so *g*

      Was häufige Begriffe wie Protonen / Moleküle / Ionen ... angeht, würde ich vorschlagen, dass man sowas nicht im Haupttext erklärt, weil das den Text doch eher zerstückelt. Alternativ würde ich von solchen Wörtern auf ein Onlinelexikon verlinken. Längerfristig ist geplant, ein eigenes Onlinelexikon für die Netzwerk Teilchenwelt-Seite zu erstellen, aber solange es das noch nicht gibt, würde ich das Kworkquark-Lexikon als Referenz vorschlagen: kworkquark.desy.de/lexikon/index/1/index.html

      LG Manuela
    • Hallo Manuela,

      tja, bei den Wiederholungen schlägt wohl der Lehrer-Beruf durch - da kann man Sachen ja nicht oft genug wiederholen, bis es endlich jeder auch mitbekommen hat... ;)

      "weiter so" ist leicht gesagt - im Moment fehlen mir da leider echt einige Informationen, die online nicht so leicht zu finden sind...

      Gruß,
      Björn
    • ...ok, wie steht es mit den anderen Forumsteilnehmern? :D
      Jedenfalls wird es wohl Zeit, mal ein paar Leute am CERN per Telefon auszuquetschen, das hatte ich sowieso demnächst mal vor. Aber erst nächste Woche, jetzt steht erstmal ein Haufen anderer Arbeit an ...

      Ansonsten, toll dass du im September ans CERN kommst, ich hatte bisher vor Ende Oktober zur Lehrerfortbildung zu gehen... aber mal sehen, vielleicht wird es auch schon September.

      LG Manuela
    • mkuhar wrote:

      Ansonsten, toll dass du im September ans CERN kommst, ich hatte bisher vor Ende Oktober zur Lehrerfortbildung zu gehen... aber mal sehen, vielleicht wird es auch schon September.
      Wäre ja witzig, wenn wir im selben Lehrgang landen würden... ;)

      Ich bin im Lehrgang Nr. A211-2.5 /11/81/201 bei FIBS angemeldet ("Grundlagenforschung am CERN", 4.9.-9.9.) Anmeldeschluss ist der 14.7.; wenn du da wirklich noch hin willst,
      musst du dich beeilen... ;)

      Gruß,
      Björn
    • Nun denn, auf ein Neues:

      Werden die Mitarbeiter am CERN nicht verstrahlt?

      Kurz gesagt: Nein. Solange der Teilchenbeschleuniger in Betrieb ist, entsteht zwar durchaus Strahlung, jedoch kommen Menschen damit nicht in Kontakt.

      Nun die längere Antwort. „Verstrahlt“ bedeutet, dass jemand eine hohe Dosis radioaktiver Strahlung abbekommt. Das kann Verbrennungen, Krebs oder andere Schäden auslösen, denn die Strahlung wirkt ionisierend: Sie schlägt unter anderen Elektronen aus Atomhüllen und bricht chemische Bindungen auf. Dabei entstehen so genannte Radikale, stark chemisch reaktive Moleküle, welche im Körper schädlich wirken können.
      Im Wesentlichen gibt es zwei Sorten ionisierender Strahlung: Schnelle elektrisch geladene Teilchen – (zum Beispiel Alpha - und Beta-Strahlung), und elektromagnetische Strahlung mit hoher Energie (Röntgen- und Gammastrahlung).

      Schnelle elektrisch geladene Teilchen gibt es am CERN mehr als genug - schließlich werden im LHC Protonen beschleunigt. Hierbei entsteht auch elektromagnetische Strahlung: Die so genannte „Synchrotronstrahlung“ wird immer dann erzeugt, wenn elektrisch geladene Teilchen durch Magnete abgelenkt werden. Da die Protonen im LHC sehr stark beschleunigt werden, entsteht (unter anderem) Gammastrahlung mit sehr hoher Energie.

      Aber niemand kommt mit den Protonen oder der Synchrotronstrahlung in Kontakt, da der Teilchenbeschleuniger mehr als 50 Meter unter der Erdoberfläche liegt und während des Betriebs für Menschen gesperrt ist.

      Selbst wenn der Protonenstrahl „aus der Bahn“ geraten sollte, könnte er schlimmstenfalls Teile der Maschine beschädigen. Damit auch das nicht geschieht, kontrollieren Computer ständig die Flugbahn der Protonen. Schon bei kleinsten Abweichungen wird der Protonenstrahl automatisch innerhalb einer Tausendstelsekunde in einen Graphitblock ("Beam Dump") geschossen und darin vollständig abgebremst.

      Auch sonst gibt es viele Strahlenschutzmaßnahmen: Beispielsweise wird die Luft gefiltert, die aus dem Beschleunigertunnel gepumpt wird.
      Das CERN verursacht für die Anwohner eine Dosis von weniger als 10 Mikrosievert pro Jahr.
      Zum Vergleich: In der Schweiz beträgt die durchschnittliche Strahlendosis rund 3700 Mikrosievert pro Jahr.

      Quellen:
      LHC-ein Leitfaden: weltmaschine.de/e92/e114775/
      http://www.lhc-facts.ch/index.php?page=radioaktivitaet
      Bundesamt für Gesundheit (Schweiz): bag.admin.ch/themen/strahlung/12128/index.html?lang=de
    • Hi zusammen,



      Hab euer Forum erst jetzt entdeckt. Ich betreibe schon länger Physik als Hobby. Besonders Teilchenphysik, insbesondere Teilchenbeschleuniger und ganz besonders der LHC haben es mir angetan. Ich finde die Technik dahinter, die Komplexität, das Zusammenarbeiten von Menschen aus der Ganzen Welt und natürlich die Physik ungeheuer faszinierend. Im übrigen betreibe ich eine Webseite über den LHC (da sie hier schon öfters verlinkt wurde, brauch ich sie wohl nicht näher vorzustellen) - lhc-facts.ch



      Zur Threadfrage:

      Es ist richtig, dass sich bei laufendem LHC Betrieb niemand im Tunnelsystem aufhalten darf. Die Strahlenbelastung wäre einfach zu hoch und ausserdem möchte sicher niemand in der Nähe sein wenn es zu einem Quench wie im Sept. 2008 kommen würde.

      Was aber vielleicht auch noch erwähnenswert wäre, ist dass die Strahlnahen Elemente wie die Ablenkmagnete und Detektorelemente durch die Strahlung mit der Zeit selbst leicht radioaktiv werden. Zu diesem Zweck wurden im gesamten Ring Dosimeter verteilt welche die Strahlendosis registrieren. Diese Werte sind vor allem für den nächsten längeren Shutdown (Upgrade auf 7 TeV) wichtig, damit sichergestellt ist, dass die Techniker nicht zuviel Strahlung abbekommen.


      Weitere Einzelheiten hier:

      cdsweb.cern.ch/journal/CERNBul…%20Articles/1421264?ln=en
    • Hallo Alpha,

      ja das ist wirklich eine tolle Webseite! :)

      Alpha wrote:

      Was aber vielleicht auch noch erwähnenswert wäre, ist dass die Strahlnahen Elemente wie die Ablenkmagnete und Detektorelemente durch die Strahlung mit der Zeit selbst leicht radioaktiv werden. Zu diesem Zweck wurden im gesamten Ring Dosimeter verteilt welche die Strahlendosis registrieren. Diese Werte sind vor allem für den nächsten längeren Shutdown (Upgrade auf 7 TeV) wichtig, damit sichergestellt ist, dass die Techniker nicht zuviel Strahlung abbekommen.
      Oja, das hatte mal jemand am CERN erwähnt, danke für die Erinnerung!

      Die "interaktive FAQ" war letztens nicht mehr viel los, aber das ist auch ok, demnächst kommen erstmal die ersten fertigen Texte auf die teilchenwelt.de - Homepage. Dann gibt es wieder ein paar neue Fragen, vielleicht wird es dann ja wieder etwas aktiver hier *g*


      Viele Grüße,
      Manuela