Was WISSEN schafft : Beten wir, dass Hawking recht hat

Unweit des Genfer Sees wird heute die größte und komplizierteste Maschine angeworfen, die der Mensch je gebaut hat. Im Ringtunnel des Teilchenbeschleunigers LHC werden ähnliche Zustände erzeugt wie beim Urknall. Wissen die Physiker, was sie da tun?

Alexander S. Kekulé

Am heutigen Mittwoch wird unweit des Genfer Sees die größte und komplizierteste Maschine angeworfen, die der Mensch je gebaut hat: der Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider). In seinem 27 Kilometer langen Ringtunnel werden Protonen, die positiv geladenen Bestandteile des Atomkerns, in entgegengesetzten Richtungen auf 99,9999991 Prozent der Lichtgeschwindigkeit gebracht, bevor sie frontal zusammenknallen. Die Kollision erzeugt ähnliche Zustände wie beim Urknall, mit dem vor rund 14 Milliarden Jahren das Universum entstand.

Was bei solchen Superkollisionen passiert, lässt sich mit dem heutigen physikalischen Wissen nicht vorhersagen: Das „Standardmodell der Elementarteilchenphysik“, das unser Verständnis vom Aufbau der Materie zusammenfasst, hat nach wie vor Lücken, die durch die Experimente am LHC ja gerade geschlossen werden sollen. Kritiker halten den LHC deshalb für eine Teufelsmaschine, die den Planeten Erde auslöschen könnte. Sie haben erfolglos dagegen geklagt. Ein prominenter Befürworter des Projekts bekam sogar Morddrohungen. Ist eine Handvoll wissensgieriger Atomphysiker womöglich dabei, den Weltuntergang zu riskieren?

Die Europäische Organisation für Kernforschung (Cern) nimmt die Befürchtungen durchaus ernst. Der Betreiber des LHC ließ deshalb in zwei Gutachten die Sicherheit der geplanten Experimente gründlich überprüfen. Die Kernfrage lautet: Kann bei der hochenergetischen Kollision ein winziges Schwarzes Loch entstehen, das sich in einer Kettenreaktion selbst vergrößert und dabei die Materie der Erde in sich aufsaugt?

Die fantastisch anmutende Vorstellung ist physikalisch gar nicht so abwegig. Die aus dem Weltraum bekannten Schwarzen Löcher entstehen, wenn ein sterbender, aufgeblähter Riesenstern (Supernova) in sich zusammenfällt. Dabei werden die Bausteine der Atome (Protonen, Neutronen und Elektronen) zu einer unvorstellbar dichten Masse zusammengequetscht. Deren Gravitationskraft ist so groß, dass alle in der Nähe befindlichen Himmelskörper und auch das Licht hineingesaugt werden, deshalb sind Schwarze Löcher schwarz. Sogar der Raum selbst und die Zeit werden durch Schwarze Löcher gekrümmt. Das der Erde nächste Schwarze Loch ist 1600 Lichtjahre weit entfernt – und das ist auch gut so.

Bei der Kollision zweier Protonen im LHC werden diese so dicht zusammengedrängt, dass theoretisch durchaus ein Schwarzes Loch entstehen könnte. Das derzeit favorisierte Modell zur Erklärung der Gravitation und der Elementarteilchen, die „String-Theorie“, sagt solche mikroskopischen Schwarzen Löcher sogar voraus. Demnach gab es kurz nach dem Urknall unzählige schwarze Mini- Löcher im Universum, die kurz darauf wieder verschwunden sind. Mit dem LHC soll unter anderem diese Theorie der Weltentstehung überprüft werden.

Dass die schwarzen Mini-Löcher jedoch alles in sich aufsaugen und lawinenartig wachsen können, wie ihre großen Verwandten im Weltraum, gilt als sehr unwahrscheinlich. Garant dafür ist das Physik-Genie Stephen Hawking. Er rechnete in den 70er Jahren vor, dass Schwarze Löcher ständig Energie in Form von Strahlung verlieren müssen. Diese „Hawking-Strahlung“ ist umso stärker, je kleiner ein Schwarzes Loch ist. Künstliche Winzlöcher, wie sie im LHC entstehen könnten, wären bereits nach weniger als einer Billionstel Billionstelsekunde wieder verpufft. Wenn Hawking recht hat, kann nichts passieren.

Die CERN-Gutachter verweisen zudem darauf, dass die Erdatmosphäre ständig von kosmischer Strahlung getroffen wird, die viel energiereicher sei als die im LHC beschleunigten Protonen. Allerdings weiß niemand, ob im LHC möglicherweise mehr oder langlebigere Schwarze Löcher entstehen als in der oberen Atmosphäre. Und die Hawking-Strahlung ist bisher reine Theorie, sie wurde noch nie im Experiment beobachtet.

Spannend wird es also auf jeden Fall, wenn in Genf die Protonen aufeinanderprallen. Wenn unser physikalisches Weltbild nicht vollkommen danebenliegt, kann eigentlich nichts Schlimmes passieren. Und wer würde behaupten, das Weltbild der Physik habe jemals danebengelegen?

Der Autor ist Institutsdirektor und Professor für Medizinische Mikrobiologie in Halle.

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