Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2008

Die Gedankenfreiheit ist die einzig wahre und die größte Freiheit, die der Mensch erreichen kann.
(Maxim Gorki)

21. November 2024

Die Nachrichtenmedien verwenden Superlative, wenn von der neuen Beschleunigermaschine bei CERN in Genf die Rede ist. Es ist die teuerste, die größte, die komplizierteste, die kälteste und gleichzeitig die heißeste Maschine. Magnetfelder treten auf, die dreihundert Tonnen schwere Stahltore um mehrere Millimeter verbiegen. Zur Abschirmung eines einzigen Detektors wurde mehr Stahl verwendet als beim Bau des Eiffelturms. In dieser Tonart geht es weiter, und merkwürdigerweise sind diese Beschreibungen alle richtig. Die Maschine ist ein veritables technisches Monster. Sie heißt LHC („Large Hadron Collider“) und kann frei mit “Große Schwerteilchenkanone“ übersetzt werden.

Die Physiker des LHC produzieren keine weltverschlingenden schwarzen Löcher, wie ängstliche Zeitgenossen befürchten. Sie suchen die allerkleinsten Bausteine der Welt. Die gesamte Materie besteht aus zwei Teilchenfamilien, den Quarks und den Leptonen. Die Quarks bilden Protonen, Neutronen und andere schwere Teilchen. Zu den Leptonen (griechisch leptos = leicht) zählen Elektronen, Neutrinos und andere. Zwischen den Teilchen wirken Kräfte, diese werden durch spezielle Kräfteteilchen übertragen. Die bekanntesten sind die Photonen, die für alles vom Radio über Licht bis UV und Röntgen verantwortlich sind. In der Quantenphysik gilt die Faustregel, wonach die Reichweite einer Kraft umso größer ist, je kleiner die Masse der Überträgerteilchen ist. Lichtteilchen haben die Ruhemasse null, sie reichen (theoretisch) bis unendlich. Im winzigen Atomkern ist es umgekehrt. Hier herrschen außergewöhnlich große Kräfte über unfassbar kurze Distanzen. Um das zu knacken, muss man monströse Maschinen bauen, eben den LHC.

An der neuen CERN-Supermaschine wurde letzte Woche nur der Startschlüssel gedreht. Man wollte lediglich testen, ob Motor und Getriebe funktionieren. Vom Vollgas, geschweige denn vom Turbo, kann noch keine Rede sein. Erst wenn der LHC-„Bleifuß“ in Aktion tritt, kann man genauere Details über die Entstehung der Materie erfahren.

Das beste allgemein verständliche Buch, das je über Hochenergiephysik geschrieben wurde, ist „Das schöpferische Teilchen“ des Nobelpreisträgers Leon Lederman. In diesem humorvoll verfassten Werk geht es nicht nur um das bei CERN intensiv gesuchte „Higgs-Boson“ sondern auch um die technische und philosophische Bedeutung der Teilchenbeschleuniger. Ein Bonbon gibt es übrigens für die Rapper. Wer auf der Internetseite YouTube als Suchbegriff „Large Hadron Rap” eintippt, erfährt alles Wesentliche von einer jungen CERN-Physikerin: Rhythmisch und gleichzeitig spacecool – nahe am absoluten Nullpunkt bei minus 273,15 Grad Celsius.

Teilchen-beschleuniger

Helden der Wissenschaft:
Roger Penrose
(* 1931) berechnete gemeinsam mit Stephen Hawking die Verteilung von Masse und Energie im Universum und bewies die Existenz von Schwarzen Löchern.