Alle Energie für einen Augenblick
Welch ein Aufwand für diesen einen, für diesen winzigen Augenblick! Rund 2.500 Mitarbeiter arbeiten in der „Europäischen Organisation für Kernforschung“ (CERN), die sich im schweizerischen Genf wie ein eigener Stadtteil mit hunderten Gebäuden entlang des „Boulevard Faraday“ oder der „Rue Becquerel“ ausgebreitet hat; weltweit beteiligen sich 17.500 Gastwissenschaftler aus 110 Ländern an den Experimenten, die 23 Mitgliedstaaten stellen ein jährliches Budget von einer Milliarde Euro bereit. Ihre Mission: eine Zeitreise zurück bis zu der Millionstel Sekunde nach dem Urknall vor rund 13,8 Milliarden Jahren, als Temperaturen herrschten, die etwa 200.000-mal höher als im Inneren der Sonne lagen und als sich aus dem Quark-Gluon-Plasma unsere Materie entwickelte. Welch ein Ehrgeiz, welch eine Energie für diesen Wimpernschlag!
Für viele CERN-Forscher sind derartige Gedanken und Analogien wahrscheinlich schlicht abwegig, geht es für sie seit der Gründung im Jahr 1954 doch im Wesentlichen darum, zu erfahren, auf welche Weise sich das Universum entwickelt hat, woraus es besteht und wie es funktioniert. Elementare Fragen also, für deren Beantwortung sie einen für Laien unvorstellbaren technischen Aufwand betreiben und bei dem vor allem eine physikalische Größe im Mittelpunkt aller Bemühungen steht: Beschleunigung. Mit dem Large Hadron Collider (LHC) haben sie dafür einen knapp 27 Kilometer langen Beschleunigerring bis zu 175 Meter unter dem Jura-Gebirge in die Erde gebuddelt, in dem sie Protonen oder Blei-Ionen mit Fast-Lichtgeschwindigkeit aufeinanderprallen lassen – mithilfe von Detektoren registrieren und analysieren sie schließlich die Teilchen, die bei den extrem energiegeladenen Kollisionen entstehen.
Rund um den LHC-Ring sind vier große Experimente „platziert“. Eines davon heißt „ALICE“, das Areal mit den Containerhallen liegt nahe der Gemeinde Saint-Genis-Pouilly – oder wie die Experten mit Blick auf den Beschleunigerring sagen: auf „acht Uhr“. Rund 1.500 Wissenschaftler sorgen sich um diesen etwa 56 Meter unter der Erde befindlichen Mega-Sensor, mit dem man vor allem den Zusammenprall von Bleikernen beobachten kann. ALICE ist etwa 10.000 Tonnen schwer, 25 Meter lang und 16 Meter breit – und man kann mit dem Aufzug nur zu ihm herunterfahren, wenn wie in diesen Tagen der LHC abgeschaltet ist. Shutdown in Genf.
In diesen Tagen haben alle Besucher, die zu ALICE hinunterfahren, großes Glück: Die monumentalen Türen des Detektors, den ein knallroter, achteckiger Magnet ummantelt, sind geöffnet – die Front mit dem „Strahlrohr“, durch das die Teilchen gejagt werden und das durch eine 25 Tonnen schwere „Wolfram-Nase“ besticht, ist von der Besuchertribüne einsehbar. Ein gewaltiges Konstrukt, das Experten vom Kontrollraum in der oberhalb liegenden Halle aus lenken und beobachten. Wissen sie möglicherweise mit Blick auf die zig Monitore nicht mehr weiter, kann es durchaus passieren, dass die Nachtschicht einen der münsterschen Wissenschaftler mit der Bitte um Hilfe aus dem Bett klingelt – wie einen Notarzt. „Wir können uns mit dem PC zuschalten und dann hoffentlich schnell helfen“, berichtet Christian Klein-Bösing.
Wie gelingt es nur, die Unmenge an Daten, die am CERN produziert wird, allen Interessierten zur Verfügung zu stellen, auszuwerten und zielgerichtet weiterzuentwickeln? Mal davon abgesehen, dass diese Herausforderung schon vor Jahrzehnten existierte und einige CERN-Wissenschaftler mehr oder weniger nebenbei das World Wide Web zur Lösung dieses Problems erfanden, lautet auch hier die Antwort: mit Publikationen, Groß-Konferenzen und unzähligen Meetings in der Mensa oder den Büros. Beispielsweise mit Jan Fiete Große-Oetringhaus, der bei Johannes Wessels promoviert hat und sich 2016 über seinen speziellen „Lottogewinn“ freuen konnte: Er bekam als „Kategorie-1-Physiker“ eine Festanstellung – nur einen einzigen festen Physiker-Job vergibt die CERN-Leitung pro Jahr.
Zu seinen Aufgaben gehören die Daten-Analyse, die Chip-Entwicklung für die Detektoren und Programmierungen. So schnell wird ihn nichts vertreiben vom Genfer See und den herausragenden Forscher-Möglichkeiten in dieser weltweit einzigartigen Großforschungseinrichtung. „Ich genieße viele Freiheiten, habe wenig mit Administration zu tun und werde sehr ordentlich bezahlt“, schwärmt er. Das CERN ist für ihn vor allem „das perfekte Beispiel dafür, wie gut eine sehr große und internationale Kollaboration funktioniert“.
Und wie sieht die Zukunft am CERN aus? So groß wie die Fragen sind, die sich die Teilchenphysiker stellen, so groß sind auch ihre Ambitionen und Vorschläge. Die Entscheidung soll 2020 fallen, nicht zuletzt, weil auch die Japaner intensiv über eine eigene Anlage nachdenken. Die einen plädieren für einen Linear-Beschleuniger namens „CLIC“, andere machen sich für einen neuen Ringbeschleuniger stark – nur 100 statt 27 Kilometer lang.
"Der intensive Austausch schweißt zusammen"
Kernphysiker Prof. Dr. Christian Klein-Bösing über die Arbeit am CERN und den Beitrag der WWU Münster
Sie kennen das CERN schon lange – was ist für Sie besonders faszinierend an dieser Institution?
Dass so viele Menschen aus unterschiedlichen Ländern und Kulturen zusammenkommen, um nur einer einzigen, aber sehr grundsätzlichen Frage auf den Grund zu gehen – der Entstehung der Materie unmittelbar nach dem Urknall. Dieser intensive Austausch und das gemeinsame Interesse schweißt buchstäblich zusammen.
Wie weit ist man denn bei der Beantwortung dieser Frage?
Man muss diesen Prozess als organischen Prozess, als Entwicklung sehen, so wie es auch für die Grundlagenforschung allgemein typisch ist. Wir haben keine Fünf-Jahres-Pläne, und es gibt auch nicht das eine Ziel, das wir vor Augen haben. Es tauchen auch immer wieder neue Fragen und Aufgaben auf, denen sich die CERN-Wissenschaftler widmen – um so beispielsweise praktisch nebenbei das Web zu erfinden oder Fortschritte für die Strahlentherapie für Krebspatienten beizusteuern.
Am CERN arbeiten Wissenschaftler aus zahlreichen Ländern. Kann eine einzelne Universität wie die WWU in dieser Gemengelage überhaupt ihren Beitrag und ihre Leistung „zeigen“?
Definitiv. Das zeigt sich vor allem in den Beiträgen, die ein einzelner Wissenschaftler auf großen Konferenzen beisteuern darf, bei denen man sich gegenseitig über Fortschritte informiert. Den Zuschlag für einen solchen Vortrag zu bekommen kommt einer Auszeichnung gleich – und dabei sind die münsterschen Wissenschaftler regelmäßig vertreten.
Autor: Norbert Robers
Dieser Artikel stammt aus der Unizeitung „wissen|leben“ Nr. 5, 10. Juli 2019.