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 „Urknallmaschine LHC“ bei CERN hat gleich mehrere Probleme. Zunächst hat einer der Magnete den Dienst versagt. Der Elektromagnet ist nicht heiß gelaufen, wie zu lesen war, er konnte lediglich nicht mehr ausreichend gekühlt werden. Das ist aber nötig, um die Kraft zu erzeugen, die den Protonenstrom in die Kurve leitet, damit er an bestimmten Stellen mit anderen Teilchen zusammenstoßen kann. Der unvorstellbar wuchtige Aufprall soll Trümmer erzeugen, die man bisher theoretisch vermutete, aber noch nicht experimentell nachweisen konnte. Technische Probleme haben und hatten alle Teilchenbeschleuniger, denn komplizierte Maschinen sind eben öfter kaputt als einfache.

Das größte Problem ist zurzeit die Öffentlichkeit. Einige Weltuntergangspropheten glauben tatsächlich, dass die Maschine in Genf so etwas wie kleine schwarze Löcher erzeugen kann, welche unsere schöne Welt samt Sonnensystem, samt Galaxie, samt Weltall, eventuell sogar samt Olymp plus Götterwelt wegputzen wird. Nichts dergleichen wird passieren.

Der Grund zum Bau von Teilchenbeschleunigern ist leicht erklärbar. Je mehr man über den Aufbau der Materie wissen will, desto tiefer muss man in sie eindringen, und desto mehr Energie benötigt man. Es ist erstaunlich: Je kleiner die Teilchen, desto stärker die Kräfte, die zwischen ihnen herrschen. Als ob das nicht schon schlimm genug wäre, werden die Naturgesetze im Kleinsten des Kleinen ungemein kompliziert. In der aus Elektronen bestehenden Atomhülle herrschen relativ einfache Gesetze. Elektronen erzeugen „Photonen“, sie sind für allerlei Strahlen verantwortlich, von den Radiowellen über das sichtbare Licht bis zu den tödlichen Gammastrahlen. Elektronen spielen auch in der Elektrizität, in der Chemie und damit auch in der Biochemie und Biologie die Hauptrolle.

Im Inneren des Atomkerns ist alles wesentlich komplizierter. Während es in unserer wahrnehmbaren Welt einfache Photonen gibt (darunter kann man sich mit Mühe noch etwas vorstellen), gibt es im Atomkern acht verschiedene Gluonen, es gibt nicht nur elektrischen Ladungen sondern zusätzlich „Farbladungen“ und zwischen den Kernteilchen herrschen enorme Kräfte, die bei radioaktiven Zerfällen, Kernspaltungen und Kernfusionen eine Rolle spielen.

Teilchenbeschleuniger (Betatrone, Zyklotrone, Synchrotrone, Speicheringe und andere) gibt es seit Jahrzehnten. Um noch tiefer als bisher in die Materie blicken zu können, sind Maschinen mit sehr hoher Energiedichte nötig. Schwarze Löcher, die unsere Welt verschlingen, entstehen dabei aber nur in der Phantasie ängstlicher Menschen. Warum die Anlagen der Hochenergiephysik so groß sein müssen, wird nächste Woche erläutert.

CERN

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.