Spitzenforschung Blitzgescheite Teilchenjäger

Wir sind Elite." Noch Wochen nach der Bekanntgabe hängen die Transparente in der Stadt. Karlsruhe ist seit Oktober ins Licht der Öffentlichkeit gerückt. Rektor Horst Hippler betrachtet den Wirbel um seine Universität gelassen. "Wir wußten schon immer, daß wir eine exzellente Universität sind." Das Geld, das man nun zur Verfügung habe, sei nicht das Wesentliche. Die rund 120 Millionen Euro, verteilt auf fünf Jahre, machen ihn nicht nervös. "Aber der Stempel, der dazugekommen ist, und die öffentliche Anerkennung, das ist toll. Zum ersten Mal schaut man hin, wo sind die Spitzenuniversitäten. Und da sind wir jetzt auch 'ne Nummer", sagt Hippler.

Der Karlsruher Freudentaumel schaffte es am Tag der Verkündigung bis in die "Tagesschau". "Da war spontan vor unserer Universitätsbibliothek ein großes Freudenfest. Unsere Studenten haben sich auch sehr gefreut, vor allem die Wirtschaftsingenieure. Die haben gesagt: ,Jetzt ist mein Zeugnis doppelt soviel wert, das bekommt jetzt den Elitestempel, und ich bekomme somit schneller einen Job.'"

2000 Unternehmensgründungen

Kluge Köpfe hat die älteste Technische Hochschule Deutschlands von jeher angezogen. Heinrich Hertz lieferte hier den Beweis für die Existenz von elektromagnetischen Wellen und schuf damit die Grundlage der Kommunikationstechnik. Ferdinand Redtenbacher legte an der Fridericiana den Grundstock für den wissenschaftlichen Maschinenbau. Carl Benz lernte hier. Ein großer Ruf eilt auch den Architekten voraus: Der Karlsruher Professor Egon Eiermann hat beispielsweise die neue Kaiser-Wilhelm-Gedächtniskirche in Berlin und die deutsche Botschaft in Washington entworfen.

Nach einem Ranking der Deutschen Forschungsgemeinschaft ist Karlsruhe dieser Forschergeist nicht abhanden gekommen. Im Gegenteil. "Wir sind sehr gut in den Natur- und Ingenieurwissenschaften. Wir sind auch mit der Wirtschaft sehr stark verbunden. Aus der Universität heraus werden pro Jahr 20 Firmen gegründet, und das seit zehn Jahren", sagt Physikprofessor Hippler. Von den mittlerweile 2000 Firmengründungen seien bislang nur zehn gescheitert.

Im Exzellenz-Wettbewerb überzeugte Karlsruhe vor allem mit seinem Zukunftskonzept: "Man muß eine forschungsgetriebene Struktur neben einer von der Lehre getriebenen Struktur haben. Unser Antrag ist attraktiv, weil wir sagen, daß unsere Struktur kompatibel ist mit dem Forschungszentrum Karlsruhe", sagt Horst Hippler.

Die Universität verfügt über drei zeitlich befristete Exzellenz-Zentren, die Forschung betreiben: das Centrum für funktionelle Nanostrukturen (CFN), das Center for Disaster Management and Risk Reduction (CEDIM) und das Centrum für Elementarteilchenphysik und Astroteilchenphysik (CETA). Alle drei sind den Rätseln der Natur auf der Spur.

Das flüchtigste Teilchen der Welt

Die Physiker suchen etwa das flüchtigste Teilchen der Welt. Um es zu finden, stellen Karlsruher Forscher und Kollegen aus aller Welt Milliarden von Messungen und Berechnungen an. Und sie stehen vor einem bedeutenden Fund: dem Teilchen namens Higgs-Boson. Nur noch das kleine Partikelchen, das allen Grund-Bausteinen des Universums seine Masse verleiht, fehlt, um das sogenannte Standardmodell zu vervollständigen. Das Problem: Das Teilchen ist extrem selten und sehr kurzlebig. "Das ist ein bißchen wie die Suche im Heuhaufen", sagt Yves Kemp, Absolvent der Fridericana. Er ist einer von insgesamt 100 Luxemburger Studenten, die es vor Jahren hierhinzog. "Meine Arbeit ist es, die Unmenge an Daten, die man als Teilchenjäger erhält, von der Festplatte zu einem Rechenknoten zu bekommen." Wer mit Teilchenphysik betraut ist, weiß, daß dabei eine Unmenge an Datenmaterial herauskommt: "Wir messen 40 Millionen Kollisionen pro Sekunde. Und dabei interessieren wir uns für vielleicht zehn Kollisionen. Alle anderen stehen schon in den Lehrbüchern", sagt Kemp.

Im Teilchenwirrwarr gilt es, hunderttausend Milliarden Kollisionen auszuwerten, um ein Higgs-Teilchen nachzuweisen. Solange es nicht gefunden ist, ist seine Existenz auch nicht bewiesen. "Aber ich würde mein Monatsgehalt drauf verwetten, daß es das gibt. Den Beweis werden wir antreten, wenn der große Beschleuniger am CERN läuft", sagt Thomas Müller vom Institut für Experimentelle Kernphysik. Lange Jahre hat der Professor in den Vereinigten Staaten an der University of California Physik gelehrt und ist sich im Vergleich mit der Forschung dort sicher: "Viele, die in Karlsruhe tätig sind, sind den Amerikanern technisch überlegen. Wir brauchen uns hier nicht zu verstecken." Er schmunzelt. "Und ganz nebenbei: Hochdeutsch können wir auch." Bisher seien vor allem die Konzepte als exzellent eingestuft, und die gelte es nun umzusetzen. "Exzellent müssen wir in den nächsten fünf Jahren also erst noch werden."

Andere Welle, andere Stelle

Teilchenphysikern ist unter anderem das World Wide Web zu verdanken. Und auch im Bereich der Astroteilchenphysik geschieht einiges. Der Bau eines großen Detektorsystems am Forschungszentrum zur Bestimmung der Masse des Neutrinos ist in Karlsruhe im Gange. "Das Neutrino ist das leichteste Materieteilchen, das es gibt. Das sind sozusagen die leichten Brüder von Elektronen", erklärt der Physiker. "Wir müssen wissen, welche Masse sie besitzen. Weil das letztlich Einfluß auf die Zusammensetzung des Universums hat. Da gibt es ja neben bekannter Materie auch die Dunkelmaterie. Das ist etwas, was wir auch erforschen wollen." Auch am Zentrum der Deutschen Forschungsgemeinschaft für "Funktionelle Nanostrukturen" (CFN) geht es um alles, was klein ist: Unter anderem werden dort photonische Kristalle erforscht. "Wir im CFN erzeugen mit den Methoden der Nanowissenschaften Strukturen beziehungsweise Materialien, die Eigenschaften haben, die es so in der Natur nicht gibt", sagt Professor Martin Wegener. Den Elitegedanken findet er übrigens befremdlich. "Das ist so eine komische Erwartung, die jetzt da ist. De facto hat sich ja noch nichts geändert. Natürlich wollen wir so gut werden wie Harvard. Und jetzt ist der erste Schritt dafür getan."

Andere Welle, andere Stelle: Im 16. Stock des Physikhochhauses pfeift ein rauher Wind ums Eck. Hier hat Christoph Kottmeier vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung sein Domizil. Stürme und Starkniederschlag sind sein Metier. Auch mit Gewittern kennt er sich aus, die Region bietet dafür den richtigen Schauplatz: "Wir haben hier eine Blitzhäufigkeit, die ist ähnlich hoch wie in vielen tropischen Gebieten. Hochgerechnet blitzt es in Baden-Württemberg ungefähr 40 000 Mal im Jahr", sagt der Professor, der mehrere Jahre als Polarforscher gearbeitet hat.

Während des Studiums lernen die Studenten auch, das Wetter vorherzusagen - allerdings erst im Hauptstudium. "Zuerst müssen sie hier das Handwerkszeug erlernen. Die Unterrichtsfächer sind Physik und Mathe, und es gibt eine vierstündige Vorlesung über Meteorologie", sagt Christoph Kottmeier. Das ist meist die Klippe für weniger begabte Studenten. Wichtig ist ein gutes dreidimensionelles Vorstellungsvermögen. "Eine Wettervorhersage zu machen ist sehr aufwendig. Die Studenten müssen dafür eine Woche lang ganz früh aufstehen und sich morgens die Wetterkarte anschauen, die wir über Satellit vom Deutschen Wetterdienst bekommen. Dann wird die Analyse gemacht: Wie ist der Zustand heute, was könnte passieren? Das dreidimensionale Vorstellungsvermögen ist wichtig, weil auch die Atmosphäre dreidimensional ist", erklärt der Meteorologe. Viele entscheidende Vorgänge geschehen nämlich nicht unten an der Erdoberfläche, sondern irgendwo in fünf oder zehn Kilometer Höhe.

Vom Innenleben der Wolken

Im Prinzip gebe es zwei Typen von Meteorologen: Die einen, "die im Wetter leben", die alles interessiert, was vor sich geht. Und die anderen, die mehr von der physikalischen Seite her kommen und fragen, wie kann man das berechnen. "Das Spannende am Fach ist, daß man vom Untersuchungsgegenstand unmittelbar umgeben ist und so gut wie jeder Mensch etwas damit anfangen kann", sagt Kottmeier.

Diesen praktischen Nutzwert weiß auch der wissenschaftliche Mitarbeiter Thomas Hofherr zu schätzen: "Man schaut am Institut schon mal auf das Regenradar, bevor man mit dem Fahrrad nach Hause fährt." Das anspruchsvollste Gebiet in der Meteorologie sei die Wolkenphysik und ihre numerischen Modelle. "Es gibt auch hier im Haus einen Wissenschaftler, Professor Beheng, der sich vor allem mit dem Innenleben von Wolken befaßt", sagt der Professor.

Auch die Meteorologen der Fridericiana sind mit einem Forschungszentrum verknüpft. Vor drei Jahren kam das "Center for Disaster Management (CEDIM)" dazu. Das interdisziplinäre Wissenschaftsteam hat Naturkatastrophen im Blick. "Wir erstellen hier auch Risikokarten für Hochwasser, Erdbeben, Sturm." Nützlich ist das für alle, denn die Karten können im Internet (www.wettergefahren-fruehwarnung.de) aufgerufen werden. Gibt es ein Naturspektakel, das der Wissenschaftler selbst gerne einmal sehen würde? "Einen Tornado oder einen Kugelblitz, das ist eine leuchtende Kugel, die durch den Blitz am Boden ankommt und dann weiter existiert." Mitarbeiter Thomas Hofherr ist ebenfalls neugierig. "Ich würde gern mal einen Meteroiteneinschlag sehen. Aber den überlebt man halt leider ned . . .", grinst er.