Cern

Wir stoßen die Tür zum dunklen Universum auf

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Rolf-Dieter Heuer, ab 2009 Generaldirektor des Europäischen Kernforschungszentrums

12. September 2008 Ein Gespräch über die Standardtheorie, Schwarze Löcher, merkwürdige Teilchen und die Arbeit am Cern nach der Inbetriebnahme des neuen Teilchenbeschleunigers.

Herr Heuer, das größte physikalische Experiment der Menschheit läuft. Wie geht es voran, wie ist die Stimmung in Genf?

Sehr gut. Zwanzig Jahre hat es gedauert, von der Planung bis zur Fertigstellung des Teilchenbeschleunigers und der Detektoren. Jetzt kreisen die ersten Wasserstoffkerne in dem 27 Kilometer langen Ring des Large Hadron Collider. Dass dies am Mittwoch schon in weniger als einer Stunde gelungen ist, ist eine phantastische Leistung. Ich bin begeistert.

Es gibt immer noch Stimmen, die vor dem Experiment warnen. Sie befürchten, dass bei den geplanten Protonenkollisionen auch alles verschlingende Schwarze Löcher entstehen könnten. Was ist dran an solchen Befürchtungen?

Gar nichts. Wir wiederholen unter experimentell überprüfbaren Bedingungen, was die Natur uns seit Milliarden Jahren täglich milliardenfach vormacht. Und wir existieren schließlich noch.

Warum der ganze technische Aufwand?

Was uns hier antreibt, ist das Faustsche Prinzip: zu erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält. Wir machen reine Grundlagenforschung. Ohne diese hätten wir keine angewandte Forschung. Und ohne angewandte Forschung gibt es keinen technologischen Forschritt. Die Grundlagenforschung ist nach meiner Meinung Kulturgut. Wenn der Mensch aufhört zu forschen, und zwar frei, nicht nur zielgerichtet auf eine Anwendung hin, dann ist er, so glaube ich, nicht mehr Mensch. Wir wollen verstehen, was die Bausteine der Natur sind.

Kennt man nicht schon alle Elementarteilchen? Das Standardmodell, das den Aufbau der Materie beschreibt, gilt doch als das am besten überprüfte Theoriegerüst der Physik?

Wir haben viele Jahrzehnte tolle Forschung betrieben, auch hier am Cern. Wir konnten die Voraussagen des Standardmodells exzellent bestätigen. Wir glauben, alle Elementarteilchen zu kennen und die Kräfte, die zwischen ihnen wirken. Aber verflixt noch eins: Wir wissen nur über knapp fünf Prozent der Materie im gesamten Universum Bescheid. Von den übrigen 95 Prozent haben wir keine Ahnung. Das sind die dunkle Materie und die dunkle Energie. Ich denke, wir sind jetzt dran, die Tür zum dunklen Universum aufzustoßen.

Manchmal sieht es so aus, als gelte diese höchst aufwendige Suche nur einem einzelnen Teilchen, dem Higgs-Teilchen, das den Partikeln ihre träge Masse verleihen soll.

Ich versuche, weiter nach vorne zu denken und den Blick etwas breiter zu machen, als nur nach dem Higgs-Teilchen zu suchen. Zum Higgs: Falls das Teilchen wirklich existiert, sehen wir es mit dem LHC. Wir kennen fast alle seine Eigenschaften, außer seiner genauen Masse.

Warum sind Sie so sicher, dass es überhaupt existiert? Es ist doch bisher nur Teil einer Theorie.

Das ist das einzige Problem. Der Higgs-Mechanismus wurde in den sechziger Jahren geboren, weil das Standardmodell einen Schönheitsfehler hat. Es kann die Kräfte und die Elementarteilchen wunderbar beschreiben, aber nur, wenn die Teilchen keine Masse haben. Das Dilemma konnten Peter Higgs und zwei belgische Kollegen elegant beseitigen, indem sie annahmen, dass der Kosmos von einem Feld durchdrungen ist, mit dem die Teilchen reagieren und dadurch ihre träge Masse gewinnen.

Lässt sich das anschaulich erklären?

Es gibt eine schöne Metapher. Stellen Sie sich Journalisten auf einer Cocktailparty vor, die gleichmäßig in einem Raum verteilt stehen. Das ist gewissermaßen das Higgs-Feld. Anschließend kommt ein Politiker herein, um den sich sofort die Journalisten scharen würden. Unser Politiker würde in seiner Fortbewegung gebremst und bekäme dadurch gewissermaßen eine träge Masse – wie ein Teilchen im Higgs-Feld. Und je bekannter die Persönlichkeit ist, desto mehr Journalisten scharen sich um sie, und desto mehr Masse hat eben auch ein Teilchen. Nun tritt eine unbekannte Person ein, die den Raum unbemerkt durchqueren kann. Das ist das Lichtquant, das bekanntlich keine träge Masse hat.

Aber was verleiht dem Higgs-Teilchen seine Masse?

Stellen Sie sich vor, es macht jemand die Tür auf und ruft ein Gerücht rein. Dann scharren sich die ersten Journalisten um sich selbst und fragen sich, hast Du das gehört? Sie knäueln sich immer wieder um sich selbst. Das ist das Higgs-Teilchen.

Der LHC wird, wenn er seine volle Kollisionsenergie erreicht, siebenmal so leistungsfähig sein wie die derzeit stärkste Maschine, das amerikanische Tevatron am Fermilab bei Chicago. Ist man dort neidisch auf das europäische Projekt?

Es gibt schon eine kleine Konkurrenz, aber diese ist freundschaftlich. Hier arbeiten mehr Physiker des Fermilab als umgekehrt. Wir verfolgen die gleichen Ziele.

Noch läuft das Tevatron einige Jahre.

Und noch hofft man jenseits des Atlantiks, durch weiteres Ansammeln von Statistik doch noch Signale des Higgs-Teilchens oder neuer Physik zu finden. Natürlich wollen wir die Entdeckung eher sehen. Ich hoffe, dass wir mit dem LHC bald die Führungsrolle in der Teilchenphysik übernehmen werden.

Wann wird das ungefähr sein?

Dazu brauchte ich eine Glaskugel. Dieses Jahr wollen wir zumindest noch die ersten Protonen kollidieren lassen. Ich hoffe, dass das vor dem 21. Oktober, der feierlichen Inbetriebnahme, gelingt. Dann wollen wir natürlich möglichst bald die Reaktionsrate hochtreiben. Und wir müssen die Signale aus den Detektoren verstehen lernen. Das wird dauern.

Wann erwarten Sie erste Ergebnisse?

Erste Resultate zum Standardmodell erwarte ich kommendes Jahr. Erste Ergebnisse zum Higgs-Teilchen oder zur dunklen Materie werden länger auf sich warten lassen, vielleicht ein bis zwei Jahre.

Sie sind vom kommenden Jahr an der Generaldirektor des Cern. In ihre Zeit fallen also mutmaßlich die wichtigsten Erkenntnisse. Ist man da besonders aufgeregt?

Es ist sicherlich ein Traumjob, trotz aller Herausforderungen und auch vielen Schwierigkeiten, die mich erwarten. Zunächst muss ich dafür sorgen, dass die Rahmenbedinungen am Cern stimmen, dass der LHC und die Experimente gut zum Laufen kommen. Ich zweifle aber keinen Moment daran. Die hier tätigen Wissenschaftler und Techniker sind exzellent und hoch motiviert. Ich warte gespannt auf die Ergebnisse. Denn eines ist ganz klar: Die Resultate werden zeigen, wie es mit der Teilchenphysik weitergehen wird.

Gehört zu diesen Überlegungen auch der Plan für eine Art Weltmaschine als Nachfolger des LHC, wie manchmal zu hören ist?

Ich bin der Meinung, der nächste größere Teilchenbeschleuniger soll ein Linearbeschleuniger sein. Es gibt zwei Technologien, den ILC auf Basis von supraleitender Technik und den kompakteren Clic, der hier am Cern federführend entwickelt wird. Meiner Meinung nach dürfen wir nicht nur auf ein Pferd setzten. Doch zuerst müssen wir auf die Ergebnisse des LHC warten. Dann sind die Politiker eher bereit zu investieren.

Cern hat für den drei Milliarden Euro teuren LHC einen Kredit aufnehmen müssen. Sind Neuentwicklungen da überhaupt noch möglich?

Ein Kredit, der bis spätestens 2011 abbezahlt werden muss. Das beschränkt natürlich unsere Möglichkeiten. Große Investitionen sind momentan nicht drin. Deshalb ist es wichtig, das internationale Umfeld noch stärker an Cern zu binden.

Es ist doch bereits fast die ganze Welt am Cern versammelt.

Das Engagement vieler Länder lässt sich noch ausbauen. Die Vereinigten Staaten, Indien und Japan beispielsweise sind zwar keine Mitglieder des Cern, es wäre aber schön, wenn sie sich über das LHC-Projekt hinaus hier engagierten. Wir brauchen künftig verstärkt auch das Know-how anderer Forschungsszentren.

Wie gut klappt die Völkerverständigung?

Hier arbeiten Wissenschaftler aus 85 Ländern zusammen, Palästinenser mit Amerikanern, Jordanier mit Israelis, Chinesen mit Taiwanesen. Es ist die Neutralität der Wissenschaft, die die Forscher verbindet. Und das geht wunderbar. Die Politik lässt man außen vor, die diskutiert man bei einem Bier.

Die Fragen stellte Manfred Lindinger.



Text: F.A.Z.
Bildmaterial: dpa

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