|
Ist der LHC eine «Urknall-Maschine»?
Schon seit Wochen wird Kühlflüssigkeit in den un- terirdischen Ring
gepumpt. Die Temperatur muss kälter sein als im Weltraum, minus 271,3
Grad Celsius. Erst dann lassen sich die Elementarteilchen im Tunnel
auf beinahe Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.
Rolf Höneisen
Noch immer sitzt den Forschern und Technikern die Panne vom September 2008 in den Knochen. Unter dem Beifall der Welt war der LHC-Teilchenbeschleuniger gestartet – und drei Tage später notfallmässig wieder gestoppt worden. Eine fehlerhafte elektrische Verbindung in der Verkabelung setzte den High-Tech-Koloss schachmatt. Die Starkstromleitung zwischen zwei Hochleistungsmagneten war defekt.
Die Magneten sind das Herz der grössten Maschine der Welt. Sie erzeugen ein Magnetfeld, das 100000-mal stärker ist als dasje-nige der Erde. Durch dieses Magnetfeld werden die Protonenstrahlen beschleunigt und unter Kontrolle gehalten. Erhitzt sich auch nur ein kleiner Teilbereich der aus sehr dünnen Drähten zusammengesetzten Magneten, kann das fatale Folgen haben. Weil sie zu warm und deshalb nicht mehr supraleitend sind, erhitzen sie sich durch den höheren elektrischen Widerstand immer weiter. Das Krisenszenario sieht deshalb vor, dass der Teilchenstrahl sofort umgeleitet, durch einen Spezialmagneten aufgefächert und in acht Meter lange Betonquader gelenkt wird. Im Beton eingelassen sind Graphitkerne, um die gewaltige Wucht abzubremsen. Zum Vergleich: Der hauchdünne Teilchenstrahl hat die Energie einer Lokomotive, die mit 200 Kilometern pro Stunde über Land donnert. Sollte dieser Strahl wegen defekter Magnete ausscheren, könnte er zumindest grosse Löcher in den Schweizer Untergrund brennen.
Der Schaden am LHC war grösser als zunächst bekannt gegeben. Nicht nur Magnete wurden beschädigt. Auch die Vakuumbedingungen im Beschleuniger wurden gestört. Ohne Vakuum in der Röhre können die Teilchen aber nicht auf die erforderliche Geschwindigkeit beschleunigt werden. Darüberhinaus war über eine Tonne Helium ausgetreten. Nicht auszudenken, was bei einem Brandfall geschehen wäre.
Der Schaden am LHC kam auf 40 Millionen Franken zu stehen, darin enthalten sind die Reparaturarbeiten und die zusätzlichen Sicherheitsmassnahmen. Doch Geld war im CERN bislang noch nie ein Problem. Weit schwerer wiegt der verletzte Stolz, die Verunsicherung unter den Forschern. Wie kann nach jahrelanger akribischer Planung ein solcher Albtraum ablaufen?
Der im Frühjahr geplante Neustart des Experiments wurde mehrfach verschoben. So gross war die Angst vor einer erneuten Panne. Ständig wurden neue Absicherungen eingebaut. In diesen Tagen wird der erste Protonenstrahl eingeschossen. Jeder Strahl besteht aus 3000 Teilchenpaketen. Jedes Paket enthält rund 100 Milliarden Teilchen. Nach ersten Versuchen mit nur wenig Energie werden die Protonenpakete schliesslich beschleunigt. Am CERN rechnet man mit vier Wochen. Kurz vor Weihnachten wollen die ersten Hochenergie-Kollisionen gemessen werden können. Welche Ergebnisse sich zeigen, lässt sich mit dem heutigen physikalischen Wissen nicht im Detail sagen. Ziel des Experiments ist es, solche Wissenslücken zu schliessen.
Kritiker befürchten, der milliardenteure Versuch, der eine enorme Energiemenge freisetzt, lasse Schwarze Löcher entstehen, die der Erde gefährlich werden könnten. Das CERN räumt ein, dass die Protonen im LHC durchaus so dicht zusammengedrängt werden, dass theoretisch ein Schwarzes Loch entstehen könne. Dieses wäre aber so klein, dass es sofort, innerhalb von weniger als einer Billionstelsekunde, wieder in sich zusammenfiele. Die CERN-Forscher rechnen zwar mit Schwarzen Löchern, hoffen aber vor allem auf Nachweise von Elementarteilchen der Materie, auf die theoretisch zu erwartenden «Higgs Boson». Diese, selbst in Atomphysiker-Kreisen als rätselhaft geltenden Teilchen, sollen erklären, wie alle anderen Teilchen ihre Masse und Fülle erhielten.
«Wir haben nun eine grosse Chance, am LHC dieses Teilchen zu finden, sofern die Theorie stimmt», sagt der Physiker Charalampos Anastasiou, 35, (ETH Zürich). Er ist zuversichtlich, dass das Higgs Boson oder allenfalls etwas anderes, bislang noch Unbekanntes, entdeckt werden wird.
Weit gefährlicher als die Experimente am CERN ist jedoch die dahinterstehende Hybris. Die europäische Forschungselite will «Zustände wie in der Frühphase des Universums» erzeugen. Sie folgt damit ihrem Gedankengebäude über den Ursprung des Universums und sucht nach derjenigen Kraft, welche die Elemente zusammenhält. Die erhaltenen Messdaten werden sie dann im Rahmen ihres theoretischen Modells interpretieren.
Vermögen die Experimente am CERN zu beweisen, dass die Erde durch einen grossen Knall entstanden ist? Im LHC werden Protonen (Atomkerne von Wasserstoffatomen) auf möglichst hohe Energien beschleunigt und gegeneinander geschossen. Durch Kollisionen entstehen Hunderte von Elementarteilchen. Sie sind grösstenteils instabil und zerfallen wieder in stabile Teilchen. Man erhofft sich vom LHC die Entdeckung von bislang unbekannten Teilchen. Das ist für die Forschung von grossem Interesse, ganz unabhängig von allen Ursprungsfragen.
Wo ist denn der Zusammenhang mit dem kosmologischen Standardmodell? Dieses besagt, dass das Universum kurz nach dem Urknall sehr heiss war. Die damals existierenden Teilchen mussten eine sehr hohe Energie besessen haben. Nun wird experimentell versucht, diesen rein hypothetischen Zustand zu beschreiben. Aus diesem Grund fiebern Kosmologen auf der ganzen Welt den Ergebnissen aus Genf entgegen.
Der Teilchenphysiker Peter Trüb stellt in einem Beitrag für «genesisnet.info» klar: «Die Experimente am CERN beweisen keineswegs, dass das kosmologische Standardmodell richtig ist. Sie liefern lediglich Erkenntnisse, die zur konkreten Ausformulierung dieser Theorie benötigt werden.» So hofft man beispielsweise auf Hinweise auf die so genannte «Dunkle Materie». Diese wird im Urknall-Modell benötigt, um die Entstehung von Galaxien erklären zu können. Das Konzept der Dunklen Materie ist aber unbefriedigend. Sie soll ein Viertel des Universums ausmachen und Galaxien vor der Selbstzer-störung bewahren, doch beobachtet wurde sie nie. Das herkömmliche Urknall-Modell versucht ein Universum zu modellieren, dessen Hauptbestandteil völlig unbekannt ist.
Inzwischen mehren sich auch innerhalb der deutschen Forschergemeinschaft die Stimmen, dass es die Dunkle Materie gar nicht gibt. Als Alternative bieten sie an, die Newtonsche Gravitationstheorie zu modifizieren – was aber unter Astronomen einer Blasphemie gleichkommt. Hier dürfte bald heftig gestritten werden.
«Möglicherweise lag Newton falsch», sagt nämlich Pavel Kroupa vom Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) der Universität Bonn gegenüber «Spiegel.de». «Seine Theorie beschreibt zwar die Alltagseffekte der Schwerkraft auf der Erde, die wir sehen und messen können. Die tatsächliche Physik hinter der Gravitation kennen wir aber vielleicht gar nicht.»
Offensichtlich wissen wir immer noch sehr wenig. Und selbst wenn die Detektoren im CERN neue Elementarteilchen festhalten, ist es schwierig, einen direkten Zusammenhang zwischen den Resultaten des LHC und dem Phänomen Urknall herzustellen. Dr. Peter Trüb sagt deshalb deutlich: «Von einer ‹Simulation des Urknalls› kann nicht die Rede sein.»
Wenn die CERN-Forscher davon reden, den «Urknall nachzumachen», denken sie an den gewaltigen Big Bang, der den Anstoss hin zur Ausgestaltung des Universums und seiner Sonnensysteme gegeben haben soll. Über die Frage, wie denn aus Nichts alles entstanden sein soll, wird nicht nachgedacht. Vielmehr werden Versuche aufgebaut, die das Material für den postulierten Urknall liefern sollen. Die CERN-Wissenschaftler erklären uns im Detail, welche Idee sie im LHC-Experiment umsetzen. Sie brauchten viele Jahre und einen Höchsteinsatz an Intelligenz, Wissen, Technik und Geld, um eine Teilchenexplosion, einen «Urknall», im Miniformat zu erhalten. Denn so ganz zufällig explodiert nichts, das anschliessend sinnvolle Gestalt annimmt. Das CERN lässt gezielt «knallen» und unternimmt alles Menschenmögliche, die Teilchen-Kollisionen abzusichern. Wer nun den Urknall als Ursprung des Universums voraussetzt, müsste sich eigentlich – gerade wegen des LHC-Versuchs – fragen, wer denn diese intelligente Explosion gelenkt hat. Am CERN liegt diese Frage unter dem Deckmantel der Wissenschaftlichkeit. In einer Informationsschrift steht: «Die Physiker sind gespannt, welche neuen Resultate die Natur ihnen damit offenbaren wird.» Werden neue Erkenntnisse offenbart durch «die Natur»?
Das Ziel in der Kernforschung war es von Anfang an, sich die Kräfte nutzbar zu machen, welche die Schöpfung zusammenhalten. Mit der Spaltung des Atomkerns wurde allerdings ein Geheimnis aufgebrochen, das wir wohl besser nie angerührt hätten. Der menschliche Drang, mehr Wissen und Macht über die letzten Rätsel der Schöpfung zu erlangen, steigert sich ins Grenzenlose.
Die Bibel lehrt, dass am Ende der Tage Phänomene auftauchen werden, welche die Naturkräfte destabilisieren und auflösen: «Es wird aber der Tag des Herrn kommen wie ein Dieb in der Nacht; dann werden die Himmel mit Krachen vergehen, die Elemente aber vor Hitze sich auflösen und die Erde und die Werke darauf verbrennen» (2. Petrus 3,10–12). Das Wort «krachen» bezeichnet ein zischendes oder prasselndes Geräusch wie beim Verbrennen von Gegenständen. Wird sich das Universum eines Tages in Asche auflösen, die Materie zerfallen?
Die Forschung sei daran, eine Türe aufzustossen, hinter der bereits Musik zu hören sei, meint der ETH-Physiker Anastasiou. Dann schränkt er ein: «Einzig die Melodie, die gespielt wird, kennen wir nicht.» Niemand weiss, was hinter dieser «Türe» wartet: «Gottesteilchen» oder «Schwarzes Loch», Himmel oder Hölle, Gott oder Teufel? Müssen wir diese Türe aufstossen?
Der biblische Bericht vom Turmbau zu Babel rückt neu ins Blickfeld. Die menschliche Erkenntnis, Ziegel herzustellen und mit Asphalt zusammenzumauern, brachte die damalige Gesellschaft erst auf die Idee: «Wir wollen uns eine Stadt bauen und einen Turm, und seine Spitze bis an den Himmel.» Was trieb die Menschen an, sich nicht vor einem derartigen Kraftakt zu scheuen? Sie wollten sich ihre Identität selbst geben, losgelöst von ihrem Schöpfer: «So wollen wir uns einen Namen machen» (vgl. 1. Mose 11,1–9). Um die menschliche Überheblichkeit zu stoppen und den totalen Absturz zu verhindern, griff Gott ein, indem er Verwirrung und Unverständnis unter die Menschen schickte.
In der Frage, wie das Universum und das Leben entstanden, wird bis heute diskutiert, gestritten, gerätselt. Es herrscht Verwirrung. Die Mittel der Wissenschaft sind viel zu begrenzt, um Ursprungsfragen jemals beantworten zu können. Nur derjenige, der das Universum, die Erde und das Leben gemacht hat, kann uns darüber Auskunft geben.
|
|
 |
© FACTUM ONLINE 2011
Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigung nur mit
Genehmigung der Redaktion. |
|
|
|
|
|
|
|
|
factum online RSS
