Zeitung Heute : Das Geheimnis der Masse

Hier erforschen sie, was die Welt im Innersten zusammenhält. Das Mekka der Physik heißt Cern. Es liegt bei Genf und wird 50

Thomas de Padova[Genf]

Sie graben den Schacht von Babel. Ein hundert Meter tiefes Loch inmitten von Maisfeldern, Dörfern und Kirchen. Eben noch wanderte der Blick über die weite Ebene, die vom Genfer See aus zum französischen Juragebirge ansteigt, plötzlich aber stürzt er an einer Betonwand entlang ins Bodenlose. In diesem Abgrund fände ein Hochhaus Platz.

Am Rand der Verschalung, vor der Montagehalle, steht eine Gruppe von fünf polnischen Arbeitern mit gelben Helmen auf dem Kopf. Sie machen Mittagspause und plaudern in ihrer Landessprache. Es ist eine von rund 30 Sprachen, die an diesem Ort ineinander fließen. Russen und Amerikaner, Kroaten und Serben, Pakistaner und Inder, Chinesen und Taiwanesen errichten hier gemeinsam eines der ehrgeizigsten Bauwerke der Wissenschaft, unter dem Dach des weltgrößten Forschungszentrums für Teilchenphysik, des „Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire“, kurz: Cern, das in diesen Tagen seinen 50. Geburtstag feiert.

Es hat sich in dieser Zeit zum Mekka der Physik und Kosmologie entwickelt. Hierher pilgert, wer wissen möchte, was die Welt im Innersten zusammenhält. In den Labors erzeugen Wissenschaftler Antimaterie und extrem heiße Zustände, wie sie unmittelbar nach dem Urknall existiert haben müssen. Auch das World Wide Web ist eine Erfindung des Cern – heute von Milliarden Menschen genutzt und der Weltgemeinschaft ohne irgendwelche Lizenzgebühren von Seiten der Forschung zur Verfügung gestellt. Entworfen hat es der Brite Tim Berners-Lee, um die interne Kommunikation der Wissenschaftler weiter zu verbessern.

Am Cern arbeiten die Forscher längst an einem neuen Computernetzwerk: dem Grid. Das Projekt stellt alle existierenden Hochgeschwindigkeitsnetze in den Schatten. Durch eine weltweite Verknüpfung großer Rechenzentren wollen die Forscher das beobachten, was in drei Jahren tief unter der Erde vor sich gehen wird. In riesigen Kavernen soll dann ein unterirdisches Feuerwerk von bislang unerreichter Energie zünden. „Allein die Daten, die bei einem einzigen unserer Experimente erzeugt werden, entsprechen sämtlichen Telefongesprächen, die gerade auf der Erde geführt werden“, sagt Henrik Foeth.

Der 63-jährige Physiker mit Jeans und geringeltem T-Shirt schaut noch einmal hinunter in den leeren Schacht. Dann geht er zum Eingangstor der 60 Meter langen Montagehalle. Drinnen sieht es aus wie in einer Werft. Die kolossalen physikalischen Apparaturen, die das Untergrundlabor bald ausfüllen sollen, nehmen hier allmählich Gestalt an. Es wird geschweißt und gefräst, Kräne fahren an der Decke entlang. Sie bewegen sich hoch über Ringen aus roten Eisenplatten, die 15 Meter hinaufragen. Die Eisenspangen umschließen einen zylinderförmigen, zwölfeinhalb Meter langen Magneten.

Foeth ist seit 1967 am Cern und hat sein Leben lang Nachweisgeräte für die Teilchenphysik gebaut. Allerdings noch keines dieser Dimension. Es soll bis auf Haaresbreite genau aufzeichnen, was sich in seinem Innern ereignet. Ab Sommer 2007 werden darin Atomkerne mit enormer Wucht gegeneinander geschossen, die zuvor in einem 27 Kilometer langen Ringbeschleuniger auf Touren kommen. Die winzigen Partikel werden in Einzelteile zerplatzen, in alle Richtungen auseinander fliegen und eine Kaskade physikalischer Prozesse auslösen. „Der aufregendste Moment wird sicherlich sein, wenn wir die ersten Teilchenkollisionen beobachten“, sagt Foeth.

Auch er weiß noch nicht, was bei den Zusammenstößen im Einzelnen geschehen wird. Wie viele seiner Kollegen hofft er auf die Entdeckung neuer Elementarteilchen, vor allem auf das schon lange vorhergesagte Higgs-Teilchen. Dieser Fund wäre entscheidend für die Beantwortung der grundsätzlichen physikalischen Frage: „Was ist überhaupt Masse?“ Sämtliche anderen Grundbausteine der Materie stehen vermutlich in enger Beziehung zu diesem extrem schweren Partikel.

Aber was auch immer bei den Experimenten herauskommen wird: Die Physiker und Ingenieure, die Foeth als Teamchef betreut, setzen alles daran, das Spektakel bis ins Kleinste zu verfolgen. Dazu bauen sie um den 27 Kilometer langen Beschleuniger an vier Orten Experimentierhallen. Die Röhre für den neuen Teilchenbeschleuniger, den „Large Hadron Collider“, wurde schon in den 80er Jahren gegraben. In dem Tunnel wand sich schon einmal eine ähnliche, allerdings schwächere Maschine. Sie wurde vor einigen Jahren endgültig abgeschaltet. Nun modernisiert das Cern das gesamte Inventar des Tunnels. 6000 Magnete, viele von ihnen 15 Meter lang, müssen zu dem neuen Ringbeschleuniger zusammengefügt werden. Sie erzeugen die starken Magnetfelder, die die rasenden Atomkerne auf eine Kreisbahn zwingen, sagt Foeth. „Die Magnetfelder sind 100000 Mal stärker als das Magnetfeld der Erde.“

Das Cern gelangt mit alledem an die Grenzen seiner Möglichkeiten. Mehr als zwei Milliarden Euro betragen allein die Baukosten für den Beschleuniger und die Labors. Um das Ziel zu verwirklichen, muss das Cern nahezu alle anderen Forschungsaktivitäten aufgeben und hunderte Stellen streichen.

Abseits der Baustellen präsentiert es sich trotz allem gelassen – in jener seltsamen Mischung aus glanzvoller Forschung und glanzlosem Äußeren, für die Naturwissenschaftler bekannt sind. Der zentrale Campus des Cern ist eine graue Ansammlung von Industriearchitektur, von Flachdachgebäuden und Lagerhallen mit abgeblättertem Anstrich. Wer als Physiker, Ingenieur oder Computerexperte hierher kommt, bezieht ein bescheidenes Büro in einem tristen Block in der Einstein-, Rutherford- oder Demokritstraße.

Der lebendigste Ort ist die Cafeteria. Ständig gehen hier kleine Grüppchen, vorwiegend Männer im Alter von 25 bis 45 Jahren, ein und aus, lässig bis nachlässig gekleidet. Den Kopf voller physikalischer Ideen, tauschen sie im alltäglichen Ritual ihre Gedanken aus und messen sich miteinander. „Das Wichtigste hier ist das Gespräch“, sagt der 44-jährige Österreicher Michael Doser, der in ausgewaschenen schwarzen Jeans und mit grauem T-Shirt an seinem Kaffee schlürft. „Wer als Einzelner arbeitet, der verrennt sich leicht. Man verliebt sich in eine Hypothese und sieht plötzlich nur noch Bestätigungen dafür. Dann erzählt man das Ganze einem Kollegen und muss alles wieder verwerfen.“

Jede Gruppe am Cern arbeitet an ihrem eigenen Entwurf. Aber hinter den kleinen Teams verbirgt sich ein Gesamtplan für die neue Entdeckungsmaschine, dem momentan alle Cernianer verpflichtet sind: die rund 2500 fest Angestellten, die die Infrastruktur für die Forschung bereitstellen und die vielen tausend Wissenschaftler aus Universitäten der ganzen Welt, die immer wieder für ein paar Wochen oder Monate anreisen.

Wird es ein Aufbruch zu neuen Ufern? Oder ist es das letzte Aufbäumen einer internationalen Forschergemeinschaft, die an ihren eigenen Erfolgen und den Ausmaßen ihrer Apparaturen zu Grunde geht? „Wir haben mit dem Cern ein Labor geschaffen, das führend in der Welt ist“, sagt Horst Wenninger, ehemaliger Direktor des Cern. Aber mittlerweile seien andere Gebiete wie die Genomforschung stärker ins öffentliche Interesse geraten. Auch innerhalb der Physik gebe es zunehmend Konkurrenz – von der Astroteilchenphysik und der Gravitationswellenforschung.

Um die Kern- und Teilchenphysik hingegen sei es ruhiger geworden, erzählt der 66-Jährige. In den 30er und 40er Jahren war sie ein Schlüsselgebiet der Forschung. Vor allem Militärs waren daran interessiert, die Kernkräfte zu bändigen, um sie später gezielt wieder entfesseln zu können, etwa in Atombomben.

Nach dem Zweiten Weltkrieg ging der Wettlauf um die höchsten erreichbaren Energien mit immer größeren Maschinen weiter. Mit der Gründung des Cern am 29.September 1954 reihte sich Europa in das Rennen ein. Den zunächst zwölf Mitgliedstaaten ging es jedoch von Beginn an nicht um militärische Ziele. Das Cern war die erste internationale Organisation, der die Bundesrepublik nach dem Krieg als gleichberechtigtes Mitglied beitreten durfte. „Anfangs haben die Amerikaner in der Teilchenphysik alle Entdeckungen gemacht“, sagt Wenninger. Heute bringen amerikanische Wissenschaftseinrichtungen mehr als 500 Millionen Dollar ein, damit sie am „Large Hadron Collider“ experimentieren können.

Wenninger steht im Hinterhof des Eingangsgebäudes vor einem der wenigen hier aufgestellten technischen Schmuckstücke: einer „Blasenkammer“. Der Physiker hat sie Ende der 60er Jahre mitkonstruiert. Während er von der Gründerzeit und den Entdeckungen am Cern erzählt, schaut das stählerne Gehäuse mit fünf Bullaugen wie ein Raumschiff in den Himmel. Vor den großen Bullaugen waren einst fünf Kameras montiert. Stießen zwei Partikel in der „Blasenkammer“ zusammen, so entstanden viele neue Teilchen. Jedes von ihnen erzeugte entlang seiner Bahn in einer Flüssigkeit kleine Dampfbläschen. „Die Kameras nahmen diese Spuren auf“, sagt Wenninger. „Und eine Heerschar junger Frauen schaute sich die Millionen Bilder, die gemacht wurden, nach bestimmten Kriterien an.“

Heute nehmen elektronische Detektoren sehr viel mehr und sehr viel heftigere Reaktionen auf. Die Daten, die hier von 2007 an aufgezeichnet werden sollen, würden, auf herkömmlichen CDs gespeichert, einen 20 Kilometer hohen Stapel ergeben. Wenn es den Wissenschaftlern nicht gelingt, aus den milliardenfachen Zusammenstößen spektakuläre Einzelheiten herauszufischen, könnte der „Large Hadron Collider“ das weltweit letzte große Beschleunigerprojekt sein. Aber wenn sie das Fenster zu einer fremden Welt auch nur einen Spalt weit aufstoßen, brauchen sie sich um die nächsten 50 Jahre des Cern keine Sorgen zu machen.

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