CERN-Chef
Rolf-Dieter Heuer im Interview
Rolf-Dieter Heuer ist seit 2009 der CERN-Generaldirektor. Im Interview erklärt er, welche Hoffnungen sich mit dem LHC-Forschungsprojekt verbinden.
"Ein ganz wichtiger Baustein fehlt noch": Der CERN-Chef Rolf-Dieter Heuer
Bühne frei für den "Big Bang": Wissenschaftler simulieren wieder an der schweizer Forschungseinrichtung CERN den Urknall.
Das CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) bei Genf ist das größte physikalische Forschungszentrum der Welt. Unter anderem wurde dort bereits das World Wide Web erfunden.
Mit der größten Maschine der Welt, dem Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider), gehen die Forscher jetzt auf die Jagd nach der Dunklen Materie, dem Nicht-Stoff aus dem Schwarze Löcher "bestehen".
Das LHC ist ein 27 Kilometer langer Ringtunnel tief im schweizer Boden. In dem minus 271,3 Grad kalten Vakuum der Metallröhre werden Wasserstoff-Atomkerne auf die Reise geschickt.
Jede Sekunde drehen diese so genannten Protonen in entgegengesetzten Richtungen 11.245 Runden in dem unterirdischen Ring und legen dabei jeweils 299.780 Kilometer zurück.
Mit beinahe Lichtgeschwindigkeit rasen sie aufeinander zu und erzeugen 600 Millionen Mal pro Sekunde einen "Mini-Urknall", bei dem es 100.000 Mal heißer wird als im Zentrum der Sonne.
Der LHC ist in jeder Hinsicht rekordverdächtig. Er hat die europäischen Steuerzahler etwa drei Milliarden Euro gekostet. Während des Betriebs verdoppelt er locker den Strombedarf der benachbarten Stadt Genf.
Die Physiker des CERN erwarten vom LHC Erkenntnisse zur Dunklen Materie, zur Entstehung von Masse und zur Entwicklung des Universums.
Gegner des LHC befürchten unkontrollierbare Reaktionen bis hin zu einem Weltuntergang durch außer Kontrolle geratene Schwarze Löcher. Mehrere Klagen blieben jedoch erfolglos.
Die Physiker weisen die Bedenken zurück. Die erzeugten Schwarzen Löcher seien mikroskopisch klein und daher ungefährlich. Der Weltuntergang wird wohl abgesagt.
Ab sofort öffnet sich hingegen, fast nebenan, "ein Fenster ins Dunkle Universum", so CERN-Chef Rolf-Dieter Heuer. Man darf auf die Ergebnisse gespannt sein.
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Am 4. Oktober 1957 schoss die Sowjetunion den Satelliten Sputnik 1 ins Weltall. Die piepsenden Funksignale konnten auf der ganzen Welt empfangen werden.
Am 3. November des gleichen Jahres schoss das kommunistische Land mit der Hündin Laika das erste Lebewesen ins All. Die Sowjetunion war mit beeindruckenden Erfolgen ins Rennen um die Vorherrschaft im All gestartet.
Aufgeschreckt von der technologischen Macht der Kommunisten ging die US-Regierung in die Aufholjagd. Am 29. Juli 1958 unterzeichnete der damalige US-Präsident Dwight D. Eisenhower den "National Aeronautics and Space Act".
Es war die Geburtsstunde der NASA. Mit einem, für damalige Verhältnisse, beeindruckenden Budget von 80 Millionen Dollar und 8.000 Mitarbeitern nahm die Weltraumagentur im Oktober 1958 ihre Arbeit auf.
Nach dem "tierischen Erfolg" der Russen wollte die NASA gleich einen Menschen ins All schicken und begann mit dem Mercury-Programm. Doch erneut kam ihnen der Gegner zuvor. Am 12. April 1961 absolvierte Juri Gagarin seinen Raumflug um die Erde.
Der Amerikaner Alan B. Shepard kam wenige Wochen später als zweiter Mensch ins Weltall. Mit dem Apollo-Programm ging die NASA Anfang der 1960er Jahre in die Vollen und bereitete eine Mondlandemission vor.
Während des Apollo-Programms kam es zum bis dahin schwersten Unglück in der NASA-Geschichte. An Bord von Apollo 1 brach während eines Bodentests ein Feuer aus und tötete alle drei Astronauten.
Am 16. Juli 1969 gelang der NASA das Unglaubliche, die erste Landung von Menschen auf dem Mond. Legendär wurden Neil Armstrongs erste Worte auf dem Mond: "That's one small step for man, one giant leap for mankind."
Fünfmal kehrte die NASA mit Astronauten auf den Mond zurück, zuletzt mit der Besatzung von Apollo 17 am 7. Dezember 1972. Die Weltraumbehörde hatte den Zenit des Erfolges erreicht und die Sowjetunion technologisch überholt.
Am 14. Mai 1973 brachte die USA mit dem Skylab auch die erste Raumstation ins All. Skylab war jedoch nur für wenige Monate besetzt und verglühte nach sechs Jahren in der Erdatmosphäre.
Ein weiterer Meilenstein für die NASA war die Entwicklung der Space Shuttles in den 1970er Jahren. Am 12. April 1981 flog mit der Columbia erstmals ein wiederverwendbarer Raumgleiter ins All.
Zweimal kam es bei Shuttle-Missionen zu tragischen Unglücken. Am 28. Januar 1986 explodierte die Raumfähre Challenger während des Starts. Am 1. Februar 2003 brach die Raumfähre Columbia während des Landemanövers auseinander.
Trotz der beiden Unglücke ist das Shuttle-Programm ein großer Erfolg. Bis heute werden die Raumfähren etwa zur Versorgung der ISS eingesetzt. Dennoch sind ihre Tage gezählt. Die NASA sucht längst nach moderneren und billigeren Alternativen.
Seit Anfang der 1960er Jahre schickte die NASA auch zahlreiche unbemannte Sonden und Satelliten ins All, um Daten über die Erde, das Sonnensystem und andere Galaxien zu sammeln. Waren dies Anfangs einfache Vorbeiflugsonden wie die Mariner
so wurden diese im Laufe der Zeit immer komplexer. Sonden wie Pioneer (Jupiter, 1972), Viking (Mars, 1976), Galileo (Jupiter, 1989) oder Pathfinder (Mars, 1996) flogen an Planeten vorbei oder landeten auf ihnen.
Zudem schickte die NASA zur Weltraumforschung zahlreiche Teleskope ins All, darunter OAO (1972), COBE (1989), Hubble (1990) und Spitzer (2003).
Einen für Jedermann erfahrbaren praktischen Zweck erfüllen die seit 1990 gestarteten NAVSTAR-Satelliten. Sie ermöglichen die Positionsbestimmung an jedem Punkt der Welt und damit die Funktion der so genannten Navis für Autos, Schiffe oder Flugzeuge.
Obwohl die NASA zurzeit fast 20.000 Mitarbeiter beschäftigt und über ein Jahresbudget von 19 Milliarden Dollar verfügt, stößt sie seit jeher immer wieder an Ressourcengrenzen, muss Projekte zusammenstreichen oder ganz einstellen.
Dennoch hat die Weltraumbehörde auch für die Zukunft ehrgeizige Pläne. Bis 2024 soll auf dem Mond eine dauerhaft besetzte Basis aufgebaut werden. 2037 sollen erstmals Menschen die Marsoberfläche betreten.
Man darf gespannt sein, was die US-Weltraumbehörde in den nächsten 50 Jahren wirklich schafft. Betrachtet man die Erfolge der Vergangenheit, könnte dies eine Menge sein. Happy Birthday NASA!Von der weltgrößten Forschungsmaschine, dem Teilchenbeschleuniger LHC, am europäischen Teilchenforschungszentrum CERN bei Genf, erwarten Wissenschaftler neue bahnbrechende Einsichten in die Natur der Materie und des Universums.
Der unterirdische Beschleuniger lässt Atomkerne mit bislang unerreichter Wucht kollidieren, wie der deutsche CERN-Generaldirektor Rolf-Dieter Heuer erläutert. Heuer, früher Teilchenphysik-Direktor am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg, ist seit Anfang 2009 der CERN-Chef.
Der Teilchenbeschleuniger LHC ist nach CERN-Angaben die größte Maschine, die Menschen je gebaut haben. Wozu ein derartiger Aufwand?
Heuer: Die Teilchenphysik untersucht, was die Bausteine der Materie sind und welche Kräfte zwischen ihnen wirken. Das sind die beiden Grundfragen. Es geht also um die Faust'sche Frage, was die Welt im Innersten zusammenhält. Das erklärt dann auch alles Folgende, darauf baut das gesamte Wissen der Physik auf. Diese zwei Grundfragen versuchen wir zu beantworten.
Und wieso benötigt man dazu so große Maschinen?
Heuer: Dafür gibt es zwei Gründe. Erstens: Wenn Sie kleine Bausteine untersuchen wollen, brauchen Sie große Geräte. Die Sonde, mit der Sie etwas untersuchen wollen, muss stets kleiner sein als die Probe. Je kleiner Ihre Sonde wird, desto höhere Energie müssen Sie aufwenden. So ist man vom Mikroskop zum Elektronenmikroskop gekommen, dann zu den kleinen Beschleunigern und schließlich zu den großen.
Der zweite Grund ist Albert Einsteins berühmte Formel E=mc². E ist die Energie, die proportional ist zur Masse m multipliziert mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit c. Wenn Sie etwas Neues finden wollen, müssen Sie die Schwelle der Energie überschreiten, mit der Sie es erzeugen können. Und wenn ich eine große Masse erzeugen will, brauche ich eine hohe Energie. Das sind die beiden Gründe, warum die Maschinen so groß sein müssen.
Das Bild der Natur ist doch schon ziemlich detailliert, welche entscheidenden Informationen fehlen denn noch, die Sie vom LHC erwarten?
Heuer: Wir wissen natürlich schon sehr viel. Wir haben in den letzten Jahrzehnten unheimlich viele Fortschritte gemacht. Wir haben ein sehr gutes, sehr tiefes Verständnis der Teilchen und Kräfte, das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik. Es hat aber eine gravierende Lücke: Ein ganz wichtiger Baustein fehlt noch, nämlich der Baustein, der Elementarteilchen ihre Masse gibt. Das ganze mathematische Gerüst dieses Modells ist aber zunächst nur gültig für masselose Teilchen. Wir wissen aber, dass die Teilchen Masse haben. Und da kommt der sogenannte Higgs-Mechanismus ins Spiel, auch ein mathematisches Modell, eingeführt vom Briten Peter Higgs und zwei Belgiern. Wenn man diesen theoretischen Mechanismus kombiniert mit dem Standardmodell, kann man erklären, wie die Elementarteilchen zu ihrer Masse kommen.
Wie kann man sich diesen Higgs-Mechanismus vorstellen?
Heuer: Es ist eine Art Feld, das überall existiert, und die Elementarteilchen wechselwirken mit diesem Feld. Wenn ein Teilchen stark wechselwirkt, erhält es eine große Masse, wenn es schwach wechselwirkt, erhält es eine kleine Masse. Dazu gibt es das Beispiel von den Journalisten: Wenn das kalte Buffet abgeräumt ist, sind sie gleichmäßig verteilt im Raum. Jetzt kommt von links jemand Unbekanntes herein und durchquert völlig ungehindert den Raum. Wenn dann jemand Bekanntes hereinkommt, ballen sich sofort Journalisten um diese Person. Bald lassen die ersten wieder los, die nächsten kommen hinzu - die Person wird langsamer und hat praktisch dadurch eine größere "Masse". Je bekannter eine Person ist, desto "schwerer" ist sie.
Und der LHC wird diesen Higgs-Mechanismus bestätigen?
Heuer: Wenn wir das Higgs-Teilchen finden - das entspricht den zusammengeballten Journalisten im obigen Beispiel - dann haben wir den Higgs- Mechanismus bestätigt, und dann können wir erklären, wie ein Teilchen zu seiner Masse kommt. Die Messungen an bisherigen Beschleunigern zusammen mit der Theorie sagen ganz klar, dass dieses Higgs-Teilchen im Energiebereich des LHC liegen muss. Wenn es der LHC nicht findet, dann hat das Standardmodell ein Problem. Mit diesem Baustein steht und fällt alles. Das ist extrem spannend. Die ersten Entdeckungen könnten aber Jahre dauern.
Und wäre damit dann das physikalische Bild der Natur komplett?
Heuer: Mit dem Higgs-Teilchen hätten wir das Standardmodell zwar im Wesentlichen bestätigt. Aber damit verstehen wir nur vier bis fünf Prozent dessen, was es im Universum gibt, nämlich die sichtbare Welt. Wir verstehen, wie ein Tisch, die Sterne und so weiter aufgebaut sind. Wir wissen aber, dass über 95 Prozent des Universums aus Dunkler Energie und Dunkler Materie bestehen. Die Dunkle Materie - rund ein Viertel des Universums und etwa 80 Prozent der Masse darin - verhält sich nach allen Messungen der Astrophysik wie normale Materie, nur dass wir sie nicht sehen. Wir kennen die Teilchen nicht. Die können nur ganz schwach wechselwirken, deshalb haben wir sie noch nicht gefunden.
Kann der LHC die Dunkle Materie dingfest machen?
Heuer: Der LHC wird ein Fenster in dieses Dunkle Universum öffnen, hoffe ich. Das finde ich faszinierend. Die Möglichkeit, den ersten Schritt in das Dunkle Universum zu gehen, finde ich ganz fantastisch. Das ist natürlich nicht garantiert, aber die Wahrscheinlichkeit, Kandidaten für die Dunkle Materie zu finden, ist relativ groß.
Wie viel Zeit haben Sie dazu?
Heuer: Der LHC-Vorgänger am CERN, LEP, ist 12 Jahre gelaufen. Ich gehe von mindestens 15 Jahren beim LHC aus. Das ist wirklich das mindeste, das er laufen sollte. Fragen dafür gibt es genug. Ich glaube, wir sind jetzt gerade in einer wissenschaftlich spannenden Phase, wo Teilchenphysik, Astrophysik, Kosmologie und nicht zu vergessen auch Philosophie zusammenkommen, weil wir uns mit dem, was wir untersuchen, immer näher an den Urknall heranbewegen und diese Fragen da sehr stark verkoppelt sind.
(Till Mundzeck, dpa)
09.09.2008 16:41 Uhr
