Gesundheit : Wissenschaft und Weltmaschinen Wer in der Physik international mittun will, braucht gute Apparate

Thomas de Padova

Physiker in ganz Deutschland warten gespannt auf die Entscheidung des Bundesforschungsministeriums. Unter den neun Projekten, die vorgeschlagen wurden, sind vor allem vier als Großgeräte mit breiter internationaler Ausstrahlung zu bezeichnen. Und alle vier sind teuer: Zusammen kosten sie rund 6,4 Milliarden Euro.

Wenn sie in Deutschland gebaut werden, müssen Bund und Länder allerdings nicht die ganze Summe tragen. Andere Nationen werden sich an den herausragenden Experimentieranlagen beteiligen – erfahrungsgemäß mindestens mit der Hälfte der Kosten. Zudem streckt sich die Finanzierung über Jahre. Gerade die lange Bauzeit und die anstehenden internationalen Verhandlungen über die Finanzierung – vor allem mit europäischen Partnern – machen es erforderlich, dass die Weichen bald gestellt werden. Sonst gerät man in der Forschung gegenüber den USA und Japan ins Hintertreffen.

Was die einzelnen Projekte betrifft, so erinnert die Konstellation an die 80er Jahre. Damals wurde eine in Jülich geplante Neutronenquelle nicht gebaut. Bundesforschungsminister Riesenhuber gab dem Teilchenbeschleuniger „Hera“ in Hamburg den Vorzug. Jetzt haben beide Standorte erneut Vorschläge eingebracht. Und die Neutronenquelle ist diesmal schon bei der Begutachtung ins Hintertreffen geraten.

In Jülich wollen Wissenschaftler einen Neutronenstrahl erzeugen, ohne dabei – wie sonst in der Forschung üblich – auf die Kernspaltung zurückgreifen zu müssen. Statt dessen soll ein schneller Partikelstrahl auf einen Metalltopf treffen und die Atomkerne darin in starke „Erregung“ versetzen. In der Hitze dampft ein Teil ihrer Bestandteile ab: die Neutronen. Mit den kurzen Neutronenblitzen können Physiker, Chemiker und Biologen detaillierte Aufnahmen vieler Materialien gewinnen. Als Standort für die 1,5 Milliarden Euro teure Neutronenquelle hat sich auch die Region Halle-Leipzig beworben.

In der Beurteilung seitens des Wissenschaftsrates ist der Hamburger Teilchenbeschleuniger „Tesla“ besser weggekommen (siehe Grafik). Allerdings ist er mit 3,5 Milliarden Euro auch mehr als doppelt so teuer. Auf einer 33 Kilometer langen, unterirdischen Piste nördlich von Hamburg sollen Elektronen und ihre positiv geladenen Antiteilchen, die Positronen, beschleunigt werden und auf halber Strecke mit Wucht aufeinander treffen. Bei diesen Kollisionen sollen von 2012 an neue, bislang unbekannte Materiebausteine entstehen. In der Schweiz (Cern) wird man bis dahin zwar noch höhere Energien erreichen. Aber im Gegensatz zu der dortigen „Entdeckungsmaschine“ werde es erst die Hamburger „Erkenntnismaschine“ ermöglichen, den grundlegenden Aufbau der Materie zu deuten, sagt der Hamburger Experimentalphysiker Rolf-Dieter Heuer.

Ebenfalls in Hamburg soll ein 673 Millionen Euro teurer Röntgenlaser gebaut werden. Gebremste Elektronen senden das Röntgenlicht aus. Deshalb könnte der Laser zusammen mit „Tesla“ entstehen, vielleicht aber auch als Einzelprojekt. Mit dem brillanten Röntgenlicht ließen sich zum Beispiel einzelne Biomoleküle abbilden, um die exakte räumliche Anordnung der Atome im Molekül zu erkennen, sagt Jochen R. Schneider, Forschungsdirektor in Hamburg (Desy).

Aussichtsreich ist auch das 675 Millionen- Euro-Projekt der Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt. Dort sollen geladene Wasserstoffteilchen oder schwerere Elemente bis hin zum Uran in einer Ringanlage beschleunigt werden. Aus ihren Kollisonen wollen Wissenschaftler die Vorgänge im Innern von Sternen, etwa Kernfusionsprozesse, analysieren. Sie möchten auch herausfinden, auf welche Weise Protonen und Neutronen, die Bestandteile aller Atomkerne, aus noch kleineren Gebilden, den Quarks, hervorgehen. In Darmstadt und andernorts wartet man nun darauf, wie viel Geld die Regierung für Quarks & Co zur Verfügung stellt.

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