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Die Bedeutung des LHC:"Vergleichbar mit Los Alamos"

Am Cern ist der riesige Teilchenbeschleuniger LHC gestartet - doch was ist seine wissenschaftshistorische Bedeutung? Ein Gespräch mit Klaus Hentschel.

Heute hat der weltweit größte Teilchenbeschleuniger am Cern in Genf seinen Betrieb aufgenommen. Die Physiker erhoffen sich weitreichende Erkenntnisse zum Aufbau und zur Entstehung der Materie, aber auch des Universums unmittelbar nach dem Urknall.

Eine der Untersuchungen trägt den Namen "Alice", was nicht zufällig an Lewis Carrolls "Alice im Wunderland" erinnert.

(Foto: Foto: AFP/Cern)

Doch das Außergewöhnliche der Anlage, erklärt der Physiker und Wissenschaftshistoriker Klaus Hentschel, liegt nicht nur in den Erkenntniszielen - für die Hentschel ein sehr anschauliches Bild liefert. Es liegt vielmehr auch in der komplexen Organisationstruktur des Beschleunigers.

Folgenreich ist nicht mehr das einzelne brillante Forscherhirn, sondern die Kooperation all der "unsichtbaren Hände", Köpfe und Forschungsdisziplinen, die solche wissenschaftlichen Durchbrüche heute ermöglichen.

SZ: Welchen Rang haben die jetzt beginnenden Forschungen am Cern in der Geschichte der großen physikalischen Experimente? Handelt es sich nur um eine Steigerung der eingesetzten Energien und der erreichten Geschwindigkeiten der Teilchen oder erklimmt man eine ganz neue Stufe der Experimentalphysik?

Hentschel: Angesichts der Größenordnung der erreichbaren Energien ist es sicherlich eine Stufe der physikalischen Experimentierkunst, die bisher einmalig ist. Das betrifft nicht nur die Physik des Teilchenbeschleunigers selbst, sondern auch die Zahl und Vernetzung der zusammenarbeitenden Wissenschaftler und Techniker. Nach wie vor zählt der Skill des Einzelexperimentators sehr viel.

Doch dieser Skill, wie er noch die Physik des 19. und frühen 20. Jahrhunderts geprägt hat, wenn der Forscher seine Experimente als Tabletop-Experimente auf einem Tisch aufbauen konnte, geht hier bei Experimenten am Cern ein in großangelegte Teamarbeit und komplexe forschungspraktische Logistik von Tausenden Mitarbeitern. Hierauf basieren die wissenschaftlichen Durchbrüche, die man sich am Cern erhofft, sie machen die neue Qualität und die unerhörte Leistung dieses Beschleunigers aus.

SZ: Das gilt aber für Desy in Hamburg und ähnliche Beschleuniger auch.

Hentschel: Natürlich. Überall in diesen Großanlagen arbeiten Theoretiker und Experimentatoren, Kernphysiker und Astrophysiker, Ingenieure und Verwaltungsleute und auch Politiker zusammen, die sehr verschiedene Kommunikationskulturen haben und zudem aus unterschiedlichen nationalen Kontexten stammen - auch aus politisch verfeindeten Nationen.

Es bedarf daher völlig neuer Kommunikationsstrukturen. Selbst das Internet hat sich bekanntlich aus Kommunikationsvarianten entwickelt, die am Cern entwickelt wurden. Die Öffentlichkeit übersieht meistens, wenn sie auf diesen riesigen Detektor und den 27 Kilometer langen Ring schaut, welche unglaubliche Infrastruktur und Kommunikationsleistung darin steckt.

SZ: Was aber erwartet die Laienwelt von diesen Großexperimenten? All die Hinweise auf die erreichten Energien, auf das Higgs-Boson und den Urknall machen ja das Unwissen darüber, um was es der Kernphysik geht, nicht geringer.

Hentschel: In der Tat bleibt die Faszination auf der Oberfläche, die Erkenntnisinteressen und Ergebnisse der theoretischen Physik bleiben den Laien unverständlich. Man kann ihnen aber andere Aspekte deutlich machen. Für einen solchen Beschleuniger wie am Cern braucht man etwa supraleitende Materialien, die den Materialwissenschaften - die sowieso zur Zeit boomen - einen enormen Schub verleihen.

Das gilt für alle technischen Aspekte der Anlage, etwa die Superrechner, die man braucht, um all die Hunderttausende Ereignisse, die in jedem Sekundenbruchteil bei den Experimenten passieren, zu registrieren und auszuwerten. Oder das ultrahohe Vakuum, in das die Ringe gebettet sind - alle diese einzelnen hochanspruchsvollen Komponenten sind auch für Laien sehr interessant. Und die kann man verständlich machen.

SZ: Dennoch möchte die Laienwelt auch an den Erkenntnisinteressen der Teilchenphysik, um die es bei diesen Experimenten geht, teilhaben - wie immer sie sich den Urknall und die Entstehung der Materie vorstellt.

Hentschel: Man kann sich das Problem des sogenannten Higgs-Bosons, dessen Existenz mit Hilfe des Beschleunigers nachgewiesen werden soll, vielleicht so zurechtlegen: Das ursprüngliche Universum besaß eine sehr hohe Symmetrie, die dann nach und nach heruntergebrochen wurde. Jedes Aufeinandertreffen von Kräften stellt einen Symmetriebruch dar. Und jeder Symmetriebruch ist verbunden mit dem Auftauchen eines Teilchens, in diesem Fall mit dem Auftauchen dieses Higgs-Teilchens, das überhaupt erst Masse erzeugt.

Stellen Sie sich das Teilchen auf der Spitze eines gerundeten Hutes vor. Dort liegt es zunächst masselos, sobald es aber herunterfällt, wird die Symmetrie gebrochen, weil es eben nur in einer Richtung herunterfallen kann, nicht in alle zugleich. Wenn es dann da unten in der gekrümmten Mulde des Hutes liegt, hat es eine Masse.

SZ: Nicht nur in der Laienwelt, sondern auch unter Wissenschaftlern lösen die geplanten Experimente am Cern aber auch Ängste aus. Es könnten Schwarze Löcher entstehen, die die reale Welt in sich verschlingen.

Hentschel: Derlei Ängste unter Wissenschaftlern werden in den Medien maßlos übertrieben. Die Befürchtungen sind aus physikalischer Sicht vollkommen unbegründet. Selbst wenn in einem winzigen Bruchteil einer Sekunde, sagen wir in 10-28 Sekunden, ein Ereignis aufträte, das einem Schwarzen Loch oder ähnlichen Strukturen gleichkäme, wäre das kein Problem, weil diese Strukturen sehr klein und eben sehr kurzzeitig auftreten und sich sofort wieder auslöschen würden.

Dass solche Ängste aufkommen, ist ein sich wiederholendes massenpsychologisches Phänomen. Denken Sie an das erste Auftauchen der Röntgenstrahlen 1896. Damals kursierten Ängste, man werde vollkommen durchsichtig und auf der Straße mit seinem Gerippe zu sehen sein. Bei der Entwicklung der ersten Atom- und Wasserstoffbombe befürchteten einige, dass die ganze Erde in Brand gesetzt werden könne. Die Aufgabe seriöser Medien ist es, solchen haltlosen Ängsten und hanebüchenen Weltuntergangsphantasien gegenzusteuern.