Michael Doser forscht am Cern in Genf - Klaus Taschwer fragte den Teilchenphysiker, wie sein Fach zum Verständnis des Urknalls beiträgt und was es mit dem Higgs-Teilchen auf sich hat
STANDARD: Am weltgrößten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem Large Hadron Collider (LHC) am Cern, werden kleinste Teilchen aufeinandergeschossen, um noch kleinere zu entdecken. Die Ars-Electronica-Ausstellung "Origin", die in Zusammenarbeit mit dem Cern entstand, beschäftigt sich hingegen damit, wie unser Universum entstand, also das Allergrößte. Was hat denn das eine mit dem anderen zu tun?
Doser: In den letzten 20 Jahren haben sich die Kosmologie, die sich mit den Entwicklungen des Universums von seinem Beginn an beschäftigt, und die Teilchenphysik stark angenähert. Das hat damit zu tun, dass man mit Teleskopen und Satelliten Objekte in vielen Milliarden Lichtjahren Entfernung beobachten kann und damit Einblicke in die Frühzeit des Universums erhält. Aber bei ungefähr 380.000 Jahren nach dem Urknall ist damit Schluss. Was vorher war, verschließt sich auch den stärksten Teleskopen, da ist man auf die Teilchenphysik angewiesen.
STANDARD: Und was war vorher?
Doser: Ab drei Minuten bis 380.000 Jahre nach dem Urknall ist das, was sich physikalisch abgespielt haben muss, einigermaßen gut bekannt: Zuerst handelt es sich um die Physik von Kernen, von Plasmen, anschließend kommt die Atomphysik. Dann wird das Universum durchsichtig, und man kann die allmähliche Bildung von Sternen, von Galaxien, sehen. Bei den ersten drei Minuten allerdings ist man im Bereich der Teilchenphysik. Und die Energie und die Temperatur der Teilchen war recht ähnlich der Energie, die wir in den Teilchenbeschleunigern haben.
STANDARD: Wie kann man sich dieses ganz, ganz frühe Universum vorstellen?
Doser: Das war sehr heiß und sehr dicht, mit enorm vielen Teilchen und Antiteilchen, die aus der Energie entstanden sind, die beim Urknall freigesetzt wurde. Und um deren Wechselwirkung und weitere Entwicklungen bis hin zum jetzigen Universum zu verstehen, helfen die Experimente, die man an Teilchenbeschleunigern wie dem LHC durchführt.
STANDARD: Stellt man am LHC tatsächlich den Urknall nach?
Doser: Nein, wir picken uns bloß ein oder zwei Teilchen heraus, die wir bei den gleichen Energien wechselwirken lassen. Damit wollen wir im Kleinen verstehen, was nach dem Urknall in einer Unmenge von Teilchen passiert sein muss.
STANDARD: Das Wichtigste der Teilchen, nach dem man am Cern sucht, ist das Higgs-Teilchen. Manche sagen sogar Gottesteilchen dazu. Können Sie mit der Bezeichnung etwas anfangen?
Doser: Nein. Und auch die meisten Physiker halten das für eine Fehlbezeichnung. Das Higgs-Teilchen spielt aber im sogenannten Standardmodell eine wichtige Rolle: Es ist das fehlende Element, um die Teilchen und ihre Wechselwirkung zu beschreiben. Aber es hat nichts mit Religion zu tun.
STANDARD: Warum hat man es bis jetzt noch nicht gefunden?
Doser: Wenn es existiert, wird das Higgs-Teilchen auch bei sehr energiereichen Kollisionen in Teilchenbeschleunigern nur sehr selten produziert. Je mehr Kollisionen man bei der nötig hohen Energie durchführt, desto wahrscheinlicher wird es erzeugt.
STANDARD: Bisher gab es am LHC unvorstellbare 300 Billionen Kollisionen. Wie viele wird es noch brauchen, um das Higgs zu finden?
Doser: Wahrscheinlich noch einen Faktor zehn mehr, ehe man ganz sicher sagen kann, ob es existiert oder nicht. In bestimmten Energiebereichen gab es bereits so viele Kollisionen, dass man die Existenz des Higgs-Teilchens dort ausschließen kann. Cern-Generaldirektor Rolf Heuer hat auf Basis dieser Daten jedenfalls angekündigt, dass man wohl noch 2011, sicher aber 2012 sagen können wird, ob das Higgs-Teilchen existiert.
STANDARD: Sie sprachen vom Standardmodell der Physik. Wie sehr ist das akzeptierter Standard?
Doser: Das Standardmodell besteht selbst aus einer Reihe von Theorien und ist, wie der Name schon sagt, nur ein Modell. Die Voraussagen, die es macht, wurden in den letzten 30 Jahren stets experimentell bestätigt. Andererseits wissen alle Physiker, dass es unvollständig ist. Das ist es zugleich aber auch, was uns antreibt.
STANDARD: Hinsichtlich der experimentellen Überprüfung wird es demnächst so sein, dass der LHC konkurrenzlos sein wird, weil der kleinere Konkurrent, das Tevatron bei Chicago, im September zusperrt. Ist das nicht problematisch, wenn es nur noch eine Maschine gibt, an der man bestimmte Dinge überprüfen kann?
Doser: Die Monopolstellung des LHC ist den Physikern sehr wohl bewusst, deshalb gibt es hier zwei Experimente, die sich gegenseitig kontrollieren. Zusätzlich schauen sich natürlich die Physiker ständig auf die Finger. Dazu kommt, dass das Standardmodell nicht nur durch Kollisionen in Teilchenbeschleunigern, sondern auch indirekt durch Präzisionsmessungen in der Atom- und Kernphysik überprüft werden kann, die nicht nur am Cern stattfinden.
STANDARD: Das Tevatron wird auch aus Kostengründen abgedreht. Wie sehr muss der Cern sparen?
Doser: Es wird hier schon seit sehr langem gespart, und ich bin selbst auch einer der Leidtragenden der Sparmaßnahmen. Für viele Jahre wurde das meiste Geld in die Experimente des LHC gesteckt. Das hat mich als Antiwasserstoffforscher betroffen.
STANDARD: Wie sehr sind Ausstellungen wie jene in Linz PR-Maßnahmen für das Cern, um dessen immer noch recht hohes Budget zu rechtfertigen?
Doser: Die Ausstellung in Linz kam auf Initiative der Ars Electronica und nicht des Cern zustande. Dafür haben die Ausstellungsmacher unter anderem Material vom Cern genommen. Dass es zu dieser Kooperation kam, ging auf einen Besuch der Ars-Electronica-Leute hier in Genf zurück. Für das Cern ist das aber natürlich etwas Positives, dass solche Ausstellungen stattfinden. Das will ich gar nicht leugnen.
STANDARD: Sie sprachen bei der Eröffnung der Ausstellung von einer neuen "Kulturpolitik" des Cern. Was hat es damit auf sich?
Doser: Das hat in erster Linie damit zu tun, dass es am Cern seit eineinhalb Jahren eine Kulturbeauftragte gibt, nämlich Ariane Koek, die sich ganz gezielt um Kooperationen mit Künstlern und Ausstellungsmachern bemüht und auch für das Artist-in-Residence-Programm zuständig ist. Die Grundidee dahinter ist, dass wir Forschung und Wissenschaft nicht als abgeschlossenes Subsystem, sondern als Teil eines größeren kulturellen Umfelds sehen. (DER STANDARD, Printausgabe, 19.08.2011)
=> Wissen: Was ist das Cern?
Michael Doser (51) ist ein aus Österreich stammender Teilchenphysiker am Cern. Er arbeitet seit 1983 in der Antimaterieforschung und ist Sprecher der internationalen AEgIS-Kollaboration.
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