Nachdem Ernest Rutherford (1871-1937) eine hauchdünne Goldplatte mit Alfastrahlen beschossen hatte, entdeckte er nach Auswertung der gestreuten Strahlen den Atomkern. Enrico Fermi, das Forscherehepaar Frédéric Joliot (1900-1958) und Irène Curie (1897-1956) und die Arbeitsgruppe um Otto Hahn (1879-1968) und Lise Meitner (1868-1978) hatten chemische Elemente mit Neutronen beschossen und damit künstliche radioaktive Nuklide geschaffen. Hahn und Meitner war es außerdem gelungen, mit dieser Methode Atomkerne zu spalten. Noch während die Versuche liefen, erkannten die Physiker, dass ein tieferes Eindringen in die Materie nur mit energiereicheren Teilchen möglich wäre. Die Idee des Teilchenbeschleunigers war geboren.
Die ersten Versuche begannen um 1925. Die Gruppe um den Physiker Gregory Breit (1899-1981) baute eine Teslaspule (ein starker Transformator) und legte die damit gewonnene hohe Spannung an eine evakuierte Röhre, wodurch Teilchen eine Beschleunigung erfuhren. Eine Arbeitsgruppe in Berlin entwickelte eine andere Methode, die aber aufgegeben wurde, nachdem ein Physiker von einem künstlich erzeugten Blitz getötet worden war.
Die erste Zertrümmerung durch künstlich beschleunigte Partikel glückte in Cambridge John Cockcroft (1897-1967) und Ernest Walton (1903-1995). Sie beschossen Lithiumatome, die in Alphateilchen zerbrachen. Es stellte sich schnell heraus, dass höhere Beschleunigungen nur mit gefährlichen Spannungen zu erreichen waren, daher tauchte die Idee auf, Teilchen in eine kreisförmige Röhre zu schießen und bei jedem Umlauf mittels einer ungefährlichen elektrischen Spannung einen „Schubs“ zu geben. Der Reihe nach entstanden verschiedene Beschleunigertypen mit klingenden Bezeichnungen wie Betatron, Zyklotron, Synchrotron, Bevatron und andere. Sie hatten alle einen gemeinsamen Nachteil, die hohen Kosten. Es ergaben sich aber auch unerwartete Anwendungsbereiche, wie etwa in der Medizin.
Die überraschendsten Resultate der inzwischen riesigen Beschleunigeranlagen waren Aussagen über die Entstehung der Materie. Laut E = mc² ist es nicht nur möglich, Energie aus Materie zu gewinnen. Es müsste auch Materie aus Energie kondensieren, und genau das konnte nachgewiesen werden. In den Beschleunigern zerplatzen Teilchen in Strahlung, und diese Energie kondensiert wieder zu Materie. Der „große Hadronenbeschleuniger“ (LHC) in Genf wird zurzeit mit einer Energie von einigen Milliarden Elektronenvolt betrieben. Er soll im Laufe der Jahre auf unvorstellbare vierzehntausend Milliarden hochgefahren werden. Dann könnte sich die ganze schöpferische Potenz von E = mc² zeigen.
Jahresübersicht 2011
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Rudolf Oeller: