Man hört nichts Gutes von den internationalen Grossprojekten ITER und LHC/CERN, die von Deutschland mit mehreren hundert Millionen Euro pro Jahr mitfinanziert werden. Bei beiden verschieben sich fortwährend die Terminpläne, während gleichzeitig die Kosten drastisch ansteigen.
Bei ITER wollte man noch anfang 2008 das Projekt im Jahr 2016 - also innerhalb von 8 Jahren - mit dem Zünden des Fusionsfeuers vollenden. Mitte 2008 wurde bereits eine 2-jährige Terminverschiebung auf 2018 bekannt gegeben. Nun hat der ITER-Rat auf einer Sitzung im japanischen Mito den Endpunkt nochmals nach hinten geschoben. Zwar hält man am Jahr 2018 fest, aber - schlitzohrigerweise - sollen zu diesem Zeitpunkt nur die Experimente mit Wasserstoff am Reaktor beginnen. Die wichtigen Komponenten für den Betrieb mit Deuterium und Tritium (Blanket, Divertor etc.) sollen erst später eingebaut und getestet werden. Bis dann endlich das Fusionsfeuer zünden wird, das kann dauern. Die "Roadmap" des früheren ITER-Chefs Alexander Bradshaw, wonach die beiden anschliessenden Grosskraftwerke "Demo" und "Proto" noch im Jahr 2048 den kommerziellen Betrieb aufnehmen sollen ("Fast Track") kann man bei dieser Sachlage wohl vergessen. Ebenfalls vergessen scheint der Bau der für die Materialforschung so wichtigen 14 MeV Neutronenquelle zu sein.
Auch bei den Kosten bahnt sich ein Desaster an. Experten gehen davon aus, dass sich die Baukosten des ITER von 5 auf 10 Milliarden Euro glatt verdoppeln werden. Damit würde der europäische Beitrag von 2,78 auf 5,5 Milliarden ansteigen. Verantwortlich dafür sind höhere Rohstoffpreise, Planungsänderungen, Erdbebenvorkehrungen u.a.m. Abstriche am jetzigen Design sind nicht mehr möglich; der ITER ähnelt ohnehin bereits mehr einer physikalischen Experimentieranlage als einem Fusionskraftwerk.
Die internen Reibungsverluste der Viel-Partner-Kooperation scheinen beträchtlich zu sein. China, Indien und Korea haben sich erst vor wenigen Jahren ins ITER-Projekt "gequetscht". Wie bei den Asiaten so üblich, konnten sie schon in kurzer Zeit "grosse Erfahrungen sammeln". Die Koreaner hat dies befähigt, den Auftrag zum Bau einer Anlage an Land zu ziehen, die neun wichtige ITER-Komponenten im Gewicht von 1.200 Tonnen bewegen und präzise platzieren kann. Unbemerkt von der Öffentlichkeit ist in Asien ein neues Zentrum für Fusionsforschung entstanden. Im Juni 2008 hat der koreanische Fusionsreaktor KSTAR sein erstes Plasma erzeugt und damit offiziell den Betrieb aufgenommen. Im China ging 2006 der Fusionsreaktor EAST in Betrieb und in Indien entsteht zur Zeit der Tokamak SST-1 mit Heliumkühlung. Japan betrieb bereits seit längeren den Tokamak JT-60 und will ihn demnächst mit supraleitenden Spulen ausrüsten.
Es wäre interessant festzustellen, wie sich die Bilanz des Wissenstransfer zwischen den vielen ITER-Partnern darstellt! Die Europäer, welche zusammen mit den Amerikanern die kostspielige Fusionsforschung initiiert haben und bereits länger als ein halbes Jahrhundert betreiben, scheinen ihren Vorsprung eingebüsst zu haben.
Ein weiteres Grossprojekt ist ebenfalls in Nöten. Es handelt sich um den Teilchenbeschleuniger LHC beim CERN in Genf, bei dem es nicht rund läuft - im wirklichen wie übertragenem Sinne. Der Large Hadron Collider war gerade (nach 10 Jahre Planung und 13 Jahre Bau) in Betrieb genommen, als es am Freitag, den 19. September 2008, also vor fast exakt einem Jahr, wegen einer fehlerhaften elektrischen Verbindung zwischen zwei supraleitenden Magneten zu einem folgenreichen Störfall kam. Durch verdampfendes Helium, das aus einem Leck entweichen konnte, wurden Dutzende tonnenschwerer Strahlmagnete verschmort und aus ihren Verankerungen gerissen.
Mit der Reparatur der Anlage wollte man zuerst im Frühjahr, dann im Sommer 2009 fertig sein. Jetzt vermeldet die Geschäftsleitung, dass mit einer Wiederinbetriebnahme des LHC - bei der nominellen Strahlleistung von 7 TeV - nicht vor dem Jahr 2011 zu rechnen ist! Wie das? Nun, bei der Überprüfung der rund 10.000 gleichartigen Verbindungen im 27 Kilometer langen Beschleunigertunnel fand man leider eine Anzahl weiterer schadhafter Komponenten, die ebenfalls repariert werden müssen. Sorgen bereiten offensichtlich 80 Kupferverbindungen, die im Falle eines "quench", wenn der Supraleiter in den normalleitenden Zustand übergeht, einen zu hohen Widerstandswert aufweisen und dabei sicherlich schmelzen würden. Deshalb müssen, wohl oder übel, weitere Sektoren der "Protonenrennbahn" geöffnet werden, wobei die Aufwärm- und Abkühlphasen jeweils mehrere Wochen in Anspruch nehmen.
Inzwischen machen die Physikprofessoren, welche den Beschleuniger für ihre Experimente nutzen wollen, Druck auf die Betriebsleute, da ihnen die Doktoranden und post-Docs weglaufen. Deshalb hat sich das CERN-Management entschlossen, den LHC eine Zeitlang mit einer geringeren Leistung (3,5 TeV) zu betreiben, damit die sog. Kollaborationen (d.h. Experimentatoren) ihre Detektoren eichen sowie erste Daten sammeln können. In der Winterpause 2011/12 sollen dann die letzten fehlerhaften Verbindungen repariert und zusätzliche Sicherheitsventile zur Beherrschung des Heliumdrucks eingebracht werden.
Mittlerweile nutzt die konkurrierende amerikanische Physikergruppe des Fermilab bei Chicago ihren Beschleuniger in Tag- und Nachtschicht. Das Tevatron ist zwar etwas leistungsschwächer als der LHC, aber es funktioniert eben. Insbesondere auf die Entdeckung des sog. Higgs-Boson hat man es dort abgesehen. Je massereicher dieses Elementarteilchen ist, umso grösser sind die Chancen der Amerikaner, dass sie es als Erste aufstöbern könnten, auch wenn die Strahlenergie ihrer Maschine niedriger liegt. Ganze Berge von Daten hat man dort inzwischen angesammelt; vielleicht befindet sich das vom schottischen Physiker Higgs vorher gesagte Teilchen bereits darunter. In Genf spürt man förmlich den "heissen Atem" der Konkurrenten im Nacken und hofft, mit Hilfe des geschilderten temporären Betriebs bei Minderleistung doch noch dieses transatlantische Wettrennen zu gewinnen. Dem Sieger würde - soviel ist gewiss - nichts weniger als der Nobelpreis winken.
Resümierend bleibt die starke Vermutung, dass mit LHC und ITER zwei Grossprojekte an ihre technologischen Grenzen gestossen sind. Es wird keinen weiteren Kreisbeschleuniger mehr geben, der den Umfang des LHC übertrifft. Und bei ITER ist es die schiere Zahl ungelöster technischer "ko-Punkte" (Plasma, Material, Kryotechnik, Handhabung, Strahlenschutz etc. etc.), welche nicht an ein kommerzielles Nachfolgeprojekt glauben lassen.
Ausserdem zeichnet sich ab, dass die Investoren abspringen. Bei CERN hat im April d. J. der österreichische Wissenschaftsminister Johannes Hahn die wissenschaftliche Community mit der Ankündigung erschreckt, dass er die Mitgliedschaft seines Landes im CERN-Verbund beendigen wolle. Noch hält sein Bundeskanzler dagegen, aber wielange noch? Bei ITER ist weit und breit kein Investor aus dem Strombereich für die Fusionskraftwerke Demo und Proto zu sehen. Aus Staatsmitteln allein wird man diese Grossprojekte aber nicht stemmen können.
Mit einer geschickten PR-Politik haben die Fusions- und Kernforscher die Regierungen (und die Steuerzahler) viele Jahrzehnte bei Laune gehalten. In Genf jubelte man das Higgs-Boson zum "Gottes-Teilchen" hoch; bei ITER wollte man "das Sonnenfeuer auf die Erde holen". Die Bedeutung des Higgs-Teilchen im Rahmen der Standardtheorie ist aber gemindert, seit mit der Stringtheorie ganz neue physikalische Einsichten und Problemstellungen am Horizont sichtbar werden. Und was das Sonnenfeuer anlangt:
Mit Sonnenlicht und Sonnenwärme kann man eine ganze Menge Energie (einfacher) erzeugen!
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Sonntag, 13. September 2009
Donnerstag, 29. Januar 2009
CERN-Störfall doch gravierender
Der Störfall am Teilchenbeschleuniger CERN ist nun doch schwerwiegender, als anfangs vermutet. Die Reparaturarbeiten am Large Hadron Collider (LHC) werden länger dauern und deutlich mehr kosten. Die Anlage wird den Experimentatoren erst wesentlich später zur Verfügung stehen als ursprünglich geplant.
Bei dem Unfall am 19. September letzten Jahres war die Zerstörungskraft des schnell verdampfenden Heliums so gross, dass tonnenschwere Magnete gegeneinander versetzt und die Verbindungen schwer beschädigt wurden. Derzeit demontiert man 53 dieser Magnete und bringt sie ans Tageslicht empor. 30 Dipolmagnete und 9 Quadrupolmagnete sind so stark beschädigt, dass sie ersetzt werden müssen; den Rest hofft man reparieren zu können. Diese Arbeiten werden sich bis in den Frühsommer hineinziehen; danach will man mit der Heliumabkühlphase beginnen, für die 6 Wochen angesetzt sind. Das fehlerhafte Bauteil, welches zu der ganzen Panne führte, ist leider beim Unfall verdampft. Die Evidenz ist damit vernichtet.
Unumgänglich ist die sicherheitstechnische Nachrüstung des LHC. Ein spezielles Sensorsystem soll nun die elektrischen Widerstände zwischen den Magneten überwachen. Dafür sind allein 2.000 zusätzliche Schaltschränke und 160 Kilometer Kabel erforderlich. Des weiteren soll die Zahl der Sicherheitsventile erhöht werden, um bei ähnlichen Störfällen den Druck des verdampfenden Heliums schneller abbauen zu können. Am Ende dieser Massnahmen wird der gesamte Querschnitt der Ventile um den Faktor 40 höher sein als bislang.
Diese Massnahmen kosten viel Zeit und Geld. Niemand spricht mehr von der Wiederinbetriebnahme im Frühjahr diesen Jahres; stattdessen wird der Betrieb bei voller Energie frühestens im Jahr 2010 aufgenommen werden können. Auch die Mehrkosten wird man nicht aus den Einsparungen künftiger Budgetjahre - also quasi zum "Nulltarif" - schultern können. Sie werden derzeit (vorsichtig) auf mindestens 26 Millionen Euro abgeschätzt. Im übrigen ist CERN schon jetzt nicht unwesentlich "verschuldet". Für Mehraufwendungen unter dem früheren Generaldirektorat hat man Kredite aufgenommen, welche in den Jahren 2010 und 2011 aus dem Normalbudget zurückgezahlt werden sollten. Davon ist jetzt keine Rede mehr. Auch die F&E-Arbeiten für LHC-Upgrade, um die Luminosität des Beschleunigers zu erhöhen, hängen finanziell in der Luft.
Zur Jahreswende erfolgte bei CERN ein Chefwechsel. Der Deutsche Rolf-Dieter Heuer löste seinen Vorgänger, den Franzosen Robert Aymar als Generaldirektor ab. Schon kurz darauf musste Heuer bei der Wissenschaftskommission des Schweizer Nationalrats (vergleichbar dem Deutschen Bundestag) Rede und Antwort stehen. Er überraschte mit der Nachricht, dass er den LHC von auswärtigen Experten überprüfen lassen wolle. Das ist sicherlich eine richtige Entscheidung und hätte bei einer Anlage, die drei Milliarden Euro kostet - vergleichbar mit einem grossen Kernkraftwerk - schon viel früher erfolgen müssen. Immerhin ist diese Maschine, schon wegen ihrer schieren Grösse, in der Lage sich selbst zu zerstören - sei es, dass der Protonenstrahl vom Kurs abkommt oder die Kühlung des superflüssigen Heliums versagt. Bei voller Energie besitzt der Strahl ungefähr soviel Energie wie ein Auto bei 1.600 Stundenkilometer. Die in den Ablenkmagneten gespeicherte Energie wäre ausreichend, um 50 Tonnen Kupfer zu schmelzen.
Im Grunde besteht das Unternehmen CERN aus zwei Teilen: aus dem eigentlichen Beschleuniger LHC samt Vorbeschleuniger und Quelle sowie aus vier riesigen Detektoren, von denen jeder so gross ist wie ein Mehrfamilienhaus. Diese Detektoren - mit den schönen Namen ALICE, ATLAS, CMS und LHCb - können erst wirklich getestet werden, wenn der Protonenstrahl störungsfrei seine Runden dreht. Auch organisatorisch sind diese beiden Teilprojekte weitgehend getrennt. Professor Heuer ist nur für den Kreisbeschleuniger samt Infrastruktur zuständig; die Detektoren werden gebaut und betrieben von der sog. "Kollaboration". Darunter versteht man die ca. 2.700 Personen, welche verschiedenen Hochschulen und Forschungszentren weltweit angehören und die man im weitesten Sinne als "Experimentatoren" bezeichnen könnte.
Zur Struktur der Kollaborationen äusserte sich Heuer so: "Der Sprecher hat keine direkte Weisungsbefugnis auf Professor X vom Institut Y; das funktioniert alles nur durch gegenseitiges Verständnis und durch die gleiche Motivation." Die CERN-Mitarbeiterin Frau Knorr-Cetina ergänzt: "Wie in einem Bienenstaat, so ist auch hier der Einzelne nichts; vollbringen können sie ihr grosses Werk nur im Kollektiv."
Ich bin da skeptisch. Schwarmintelligenz mag bei Fischen und Bienen funktionieren, im Anlagenbau ist diese Organisationsform noch nicht erprobt. Veröffentlicht wird trotzdem bereits im Kollektiv. Auf der Autorenliste der CERN-Publikationen stehen alle 2.700 Namen - fein säuberlich aufgelistet nach dem Alphabet. Sollte das Stockholmer Kommittee demnächst diesem Kollektiv (statt, wie bisher, Einzelpersonen) einen Nobelpreis verteilen, so könnte sich jeder Forscher an rund tausend Euro erfreuen.
Den insgesamt rund zehntausend "Cernianern" ist der Störfall gewaltig auf die Stimmung geschlagen. Im Besonderen gilt dies für die Nutzer, die Experimentatoren. Eine ganze Reihe von Doktoranden wollten ihre Dissertation mit Daten aus dem LHC- Betrieb abschliessen, die sie nun nicht mehr oder nur mit grosser Verzögerung bekommen können. Bei einer Veranstaltung der Physikprofessoren der Karlsruher Universität im städtischen Rathaus war dies deutlich zu vernehmen. Am Managementstil des verflossenen Generaldirektors Robert Aymar wurde ganz unverblümt Kritik geübt.
Es sind eine Reihe von Dingen, die man Aymar anlastet und die auch offen in Schweizer Zeitungen (wie dem "Sonntag") zu lesen sind. So habe er einen autoritären Führungsstil gepflegt und die Mitarbeiter nicht in seine Überlegungen und Entscheidungen eingebunden. An der Kommunikation habe es vorallem gefehlt; die Cernianer hätten sie betreffende Neuigkeiten häufig erst aus den Zeitungen erfahren. ( Das soll gelegentlich auch in deutschen Forschungszentren vorkommen.)
Im technischen Bereich wirft man Aymar vor, dass er die Qualitätskontrollen sträflich vernachlässigt und zudem die Mannschaft unter hohen Zeitdruck gestellt habe. Die Presse mutmasst, er habe sich mit der Einweihung des LHC noch während seiner Amtszeit ein "pompöses Denkmal" setzen wollen.
Nun so ist es eben im Leben, wenn der General keine Fortüne hat:
jeder schlägt auf ihn ein.
Einer, indes, tut das wohl nicht:
Sarkozy wird Aymar nicht zum Ritter der Ehrenlegion schlagen.
Bei dem Unfall am 19. September letzten Jahres war die Zerstörungskraft des schnell verdampfenden Heliums so gross, dass tonnenschwere Magnete gegeneinander versetzt und die Verbindungen schwer beschädigt wurden. Derzeit demontiert man 53 dieser Magnete und bringt sie ans Tageslicht empor. 30 Dipolmagnete und 9 Quadrupolmagnete sind so stark beschädigt, dass sie ersetzt werden müssen; den Rest hofft man reparieren zu können. Diese Arbeiten werden sich bis in den Frühsommer hineinziehen; danach will man mit der Heliumabkühlphase beginnen, für die 6 Wochen angesetzt sind. Das fehlerhafte Bauteil, welches zu der ganzen Panne führte, ist leider beim Unfall verdampft. Die Evidenz ist damit vernichtet.
Unumgänglich ist die sicherheitstechnische Nachrüstung des LHC. Ein spezielles Sensorsystem soll nun die elektrischen Widerstände zwischen den Magneten überwachen. Dafür sind allein 2.000 zusätzliche Schaltschränke und 160 Kilometer Kabel erforderlich. Des weiteren soll die Zahl der Sicherheitsventile erhöht werden, um bei ähnlichen Störfällen den Druck des verdampfenden Heliums schneller abbauen zu können. Am Ende dieser Massnahmen wird der gesamte Querschnitt der Ventile um den Faktor 40 höher sein als bislang.
Diese Massnahmen kosten viel Zeit und Geld. Niemand spricht mehr von der Wiederinbetriebnahme im Frühjahr diesen Jahres; stattdessen wird der Betrieb bei voller Energie frühestens im Jahr 2010 aufgenommen werden können. Auch die Mehrkosten wird man nicht aus den Einsparungen künftiger Budgetjahre - also quasi zum "Nulltarif" - schultern können. Sie werden derzeit (vorsichtig) auf mindestens 26 Millionen Euro abgeschätzt. Im übrigen ist CERN schon jetzt nicht unwesentlich "verschuldet". Für Mehraufwendungen unter dem früheren Generaldirektorat hat man Kredite aufgenommen, welche in den Jahren 2010 und 2011 aus dem Normalbudget zurückgezahlt werden sollten. Davon ist jetzt keine Rede mehr. Auch die F&E-Arbeiten für LHC-Upgrade, um die Luminosität des Beschleunigers zu erhöhen, hängen finanziell in der Luft.
Zur Jahreswende erfolgte bei CERN ein Chefwechsel. Der Deutsche Rolf-Dieter Heuer löste seinen Vorgänger, den Franzosen Robert Aymar als Generaldirektor ab. Schon kurz darauf musste Heuer bei der Wissenschaftskommission des Schweizer Nationalrats (vergleichbar dem Deutschen Bundestag) Rede und Antwort stehen. Er überraschte mit der Nachricht, dass er den LHC von auswärtigen Experten überprüfen lassen wolle. Das ist sicherlich eine richtige Entscheidung und hätte bei einer Anlage, die drei Milliarden Euro kostet - vergleichbar mit einem grossen Kernkraftwerk - schon viel früher erfolgen müssen. Immerhin ist diese Maschine, schon wegen ihrer schieren Grösse, in der Lage sich selbst zu zerstören - sei es, dass der Protonenstrahl vom Kurs abkommt oder die Kühlung des superflüssigen Heliums versagt. Bei voller Energie besitzt der Strahl ungefähr soviel Energie wie ein Auto bei 1.600 Stundenkilometer. Die in den Ablenkmagneten gespeicherte Energie wäre ausreichend, um 50 Tonnen Kupfer zu schmelzen.
Im Grunde besteht das Unternehmen CERN aus zwei Teilen: aus dem eigentlichen Beschleuniger LHC samt Vorbeschleuniger und Quelle sowie aus vier riesigen Detektoren, von denen jeder so gross ist wie ein Mehrfamilienhaus. Diese Detektoren - mit den schönen Namen ALICE, ATLAS, CMS und LHCb - können erst wirklich getestet werden, wenn der Protonenstrahl störungsfrei seine Runden dreht. Auch organisatorisch sind diese beiden Teilprojekte weitgehend getrennt. Professor Heuer ist nur für den Kreisbeschleuniger samt Infrastruktur zuständig; die Detektoren werden gebaut und betrieben von der sog. "Kollaboration". Darunter versteht man die ca. 2.700 Personen, welche verschiedenen Hochschulen und Forschungszentren weltweit angehören und die man im weitesten Sinne als "Experimentatoren" bezeichnen könnte.
Zur Struktur der Kollaborationen äusserte sich Heuer so: "Der Sprecher hat keine direkte Weisungsbefugnis auf Professor X vom Institut Y; das funktioniert alles nur durch gegenseitiges Verständnis und durch die gleiche Motivation." Die CERN-Mitarbeiterin Frau Knorr-Cetina ergänzt: "Wie in einem Bienenstaat, so ist auch hier der Einzelne nichts; vollbringen können sie ihr grosses Werk nur im Kollektiv."
Ich bin da skeptisch. Schwarmintelligenz mag bei Fischen und Bienen funktionieren, im Anlagenbau ist diese Organisationsform noch nicht erprobt. Veröffentlicht wird trotzdem bereits im Kollektiv. Auf der Autorenliste der CERN-Publikationen stehen alle 2.700 Namen - fein säuberlich aufgelistet nach dem Alphabet. Sollte das Stockholmer Kommittee demnächst diesem Kollektiv (statt, wie bisher, Einzelpersonen) einen Nobelpreis verteilen, so könnte sich jeder Forscher an rund tausend Euro erfreuen.
Den insgesamt rund zehntausend "Cernianern" ist der Störfall gewaltig auf die Stimmung geschlagen. Im Besonderen gilt dies für die Nutzer, die Experimentatoren. Eine ganze Reihe von Doktoranden wollten ihre Dissertation mit Daten aus dem LHC- Betrieb abschliessen, die sie nun nicht mehr oder nur mit grosser Verzögerung bekommen können. Bei einer Veranstaltung der Physikprofessoren der Karlsruher Universität im städtischen Rathaus war dies deutlich zu vernehmen. Am Managementstil des verflossenen Generaldirektors Robert Aymar wurde ganz unverblümt Kritik geübt.
Es sind eine Reihe von Dingen, die man Aymar anlastet und die auch offen in Schweizer Zeitungen (wie dem "Sonntag") zu lesen sind. So habe er einen autoritären Führungsstil gepflegt und die Mitarbeiter nicht in seine Überlegungen und Entscheidungen eingebunden. An der Kommunikation habe es vorallem gefehlt; die Cernianer hätten sie betreffende Neuigkeiten häufig erst aus den Zeitungen erfahren. ( Das soll gelegentlich auch in deutschen Forschungszentren vorkommen.)
Im technischen Bereich wirft man Aymar vor, dass er die Qualitätskontrollen sträflich vernachlässigt und zudem die Mannschaft unter hohen Zeitdruck gestellt habe. Die Presse mutmasst, er habe sich mit der Einweihung des LHC noch während seiner Amtszeit ein "pompöses Denkmal" setzen wollen.
Nun so ist es eben im Leben, wenn der General keine Fortüne hat:
jeder schlägt auf ihn ein.
Einer, indes, tut das wohl nicht:
Sarkozy wird Aymar nicht zum Ritter der Ehrenlegion schlagen.
Dienstag, 25. November 2008
Chicago und Genf im Wettlauf
Die Inbetriebnahme des Large Hadron Collider (LHC) am CERN bei Genf wünschte er sich als krönenden Abschluss: der französische Gerneraldirektor Robert Aymar, dessen Amtszeit mit Ablauf des Jahres 2008 enden wird. Die Protonenpakete durch den 27 Kilometer langen Beschleunigerring zu fädeln, gilt als das "experimentum crucis". Dessen Gelingen würde die 20-jährige Planungszeit und die 8-jährige Bauzeit des LHC symbolisch beenden und die lang ersehnte Experimentierphase eröffnen.
Am 10. September 2008 gab der Projektleiter Lyn Evans grünes Licht für diese Prozedur. Zur Feier des Tages trug er ostentativ Jeans und ein kurzärmliges Hemd. (Sonst erscheint er regelmässig in Shorts und T-Shirt zur Arbeit). Und das Vorhaben gelang. Tausende fein justierter Magnete bogen und fokussierten den Protonenstrahl derart exakt, dass er auf dem langen Parcours nirgendwo gegen eine Wand stiess. Und als am Nachmittag die Protonenpakete auch sicher durch das zweite Strahlrohr liefen - diesmal entgegen dem Uhrzeigersinn - gab es bei den Tausenden von Mitarbeitern kein Halten mehr. Man lag sich in den Armen und Champagner war angesagt. Die Erfolgsmeldung ging über alle Ticker und für den 21. Oktober wurden die Vertreter aller am CERN beteiligten Länder zur Feier der offiziellen "LHC-Inauguration" eingeladen. Bundeskanzlerin Angela Merkel sagte spontan zu und wurde sogar mit der Festrede geehrt - vor 2000 geladenen Gästen. Immerhin ist Deutschland der grösste Partner bei CERN und finanziert satte 20 % des Jahresbudgets von 650 Millionen Euro. (Trotzdem ist Deutsch, im Gegensatz zu Englisch und Französisch, nicht Projektsprache. Warum eigentlicht nicht?)
In den folgenden Tagen wurde der Probebetrieb fortgesetzt, aber am 19. September - einem Freitag, wer würde da nicht abergläubisch werden - passierte das Unfassbare. Die Messgeräte registrierten Arges und ausgesandte Suchtrupps in Schutzanzügen stellten bald im Sektor 3-4 des Tunnels schlimme Zerstörungen fest. Mehrere Tonnen flüssiges Helium waren aus einem Leck entwichen und dabei verdampft. Dutzende von Dipol- und Quadrupolmagnete, tonnenschwer und bis zu 15 Metern lang, lagen verschmort und aus ihren Verankerungen gerissen umher. Viele der vorher hochreinen Bereiche waren mit einer Art Russ bedeckt. Die Ursache dieses Störfalls war schnell gefunden: eine defekte elektrische Verbindung zwischen zwei Magneten produzierte einen Spannungsabfall und kurz darauf einen elektrischen Lichtbogen, der den Heliumkryostaten durchschlug und die genannten Kollateralschäden verursachte. ( Die früheren LHC-Versuche hatte man mit geringerer Leistung gefahren, weswegen die Anlage wohl gerade noch gehalten hatte).
An eine Fortsetzung der Inbetriebnahmeversuche ist unter diesen Umständen nicht mehr zu denken. Die Reparatur des LHC wird ein Jahr oder auch länger dauern; der (zusätzliche) Kostenaufwand wird derzeit auf 20 Mio Euro abgeschätzt. Das ist insbes. deswegen schlimm, weil das CERN bereits jetzt wegen diverser anderer Kostenüberschreitungen verschuldet ist. In drei Jahren will man diese Kredite aus dem normalen Budget zurückzahlen. Eine grosse Aufgabe für den Chief Finance Officer, dessen Karriere beim KfK in Karlsruhe begonnen hat.
Noch schlimmer ist der psychologische Schock bei den Mitarbeitern, insbesondere den Experimentatoren. Diesen läuft nämlich kostbare Zeit davon. Sie wollten die Riesenmaschine u.a.dafür nutzen, um ein geheimnisvolles Teilchen aufzustöbern, das sog. Higgs-Teilchen. Es ist benannt nach dem schottischen Physiker Peter Higgs, der es vor gut 40 Jahren postuliert hat und welches den bislang bekannten 24 Kernteilchen ihre Masse verleiht. Ein geradezu charismatisches Teilchen; wer es als Erster findet, dem ist der Nobelpreis sicher - neben Peter Higgs, der mittlerweile auch schon 80 Jahre alt geworden ist.
Aber die Genfer Physiker sind nicht allein. Sie stehen im Wettlauf mit ihren Kollegen am Fermilab in Chicago. Diese besitzen mit dem Tevatron zwar nur einen leistungsschwächeren Beschleuniger, der aber den Vorteil hat, dass er gut läuft. Und die amerikanische Regierung hat kürzlich auch noch Finanzmittel bis zum Jahr 2010 bereitgestellt. Bis dorthin können die US-Physiker noch viel Strahlzeit akkumulieren und, wer weiss, vielleicht stossen sie bei der Analyse ihrer Datenberge schon bald auf das mysteriöse Higgs-Boson - während in Genf noch dekontaminiert und geschlossert wird.
Anzeichen für eine baldige Entdeckung dieses Partikels gibt es schon seit einiger Zeit. Immer wieder breschen einzelne Physiker des Fermilabs mit privaten Blogs vor, in denen sie interessante und neuartige Versuchsergebnisse veröffentlichen. So scheint es ziemlich sicher zu sein, dass die Higgs-Teilchen eine Masse unterhalb von 170 GeV besitzen. Solche Vorveröffentlichungen sind eigentlich gegen den Ehrenkodex der Wissenschaft und deshalb versucht das Management des Fermilabs sie zu unterbinden. In Genf setzt man die sog. Standardabweichung auf 5 sigma fest, d.h. eine zufällige Fluktuation hätte dann nur noch die geringe Wahrscheinlichkeit von 0.0001 Prozent. Man wird sehen, wie dieser Wettlauf ausgeht; die nächsten Monate und Jahre werden spannend.
An der Einweihungsfeier am 21. Oktober hielt Chefmanager Aymar eisern fest, auch wenn der Beschleuniger unter den Füssen der geladenen Gäste still lag. Der kurze Festakt fand auf der Frankreich zugehörigen Seite des CERN-Geländes, in einer vorher leergefegten, gleichwohl festlich dekorierten Werkhalle statt. Wohlgesichert durch die französische Polizei!
Viele der CERN-Forscher aber waren sichtbar verärgert, weil ihrer Meinung nach der Beschleuniger überstürzt in Betrieb genommen wurde und es dadurch zu der folgenschweren Panne gekommen ist. In mehreren Schweizer Zeitungen (u.a. Tribune de Geneve, Sonntag) wird der scheidenden Generaldirektor unverblümt harter Kritik unterzogen. Ein zu ehrgeiziger Terminplan habe zu übertriebenem Zeitdruck geführt, dem die Qualitätskontrolle zum Opfer fiel. Oder: er habe sich vor seinem Abgang noch ein persönliches Denkmal setzen wollen. Auch sein autoritärer Führungstil (mit dem er bereits als ehemaliger ITER-Projektleiter angeeckt ist) und sein nichtkommunikatives Verhalten kam bei den Professoren und Forschern des Experimentierbetriebs denkbar schlecht an. Diese trifft der zeitliche Rückschlag beim LHC ganz besonders, da viele Anstellungsverträge befristet sind und demnächst auslaufen. Im Kern sieht man das Problem darin, dass Aymar zu wenig Sachkenntnis auf dem Beschleunigergebiet mitbrachte und das Projekt mit zu grossem persönlichen Ehrgeiz betrieben hat.
Bundeskanzlerin Merkel liess sich übrigens für die Inaugurationsparty entschuldigen, womit sie wieder einmal ihr politisches Sensorium bewies. Ihren Part übernahm die Forschungsministerin Annette Schawan. Sie stellte auch Aymars Nachfolger, den Deutschen Rolf-Dieter Heuer vor, der CERN ab Januar 2009 als Generaldirektor leiten wird. Er ist damit erst der zweite Deutsche in dieser Funktion, fast genau 20 Jahre nach Herwig Schopper. Viele erwarten von Heuer, dass er als ehemaliger DESY-Forscher mehr Sachkunde einbringt und den autoritären Führungsstil seines Vorgängers abschafft.
Apropos: Bereits zu Schoppers Zeiten fanden die ersten Workshops zur Planung des heute fertiggestellten Large Hadron Collider statt. Soviel zu den Zeitkonstanten in diesem schwierigen Gewerbe.
Am 10. September 2008 gab der Projektleiter Lyn Evans grünes Licht für diese Prozedur. Zur Feier des Tages trug er ostentativ Jeans und ein kurzärmliges Hemd. (Sonst erscheint er regelmässig in Shorts und T-Shirt zur Arbeit). Und das Vorhaben gelang. Tausende fein justierter Magnete bogen und fokussierten den Protonenstrahl derart exakt, dass er auf dem langen Parcours nirgendwo gegen eine Wand stiess. Und als am Nachmittag die Protonenpakete auch sicher durch das zweite Strahlrohr liefen - diesmal entgegen dem Uhrzeigersinn - gab es bei den Tausenden von Mitarbeitern kein Halten mehr. Man lag sich in den Armen und Champagner war angesagt. Die Erfolgsmeldung ging über alle Ticker und für den 21. Oktober wurden die Vertreter aller am CERN beteiligten Länder zur Feier der offiziellen "LHC-Inauguration" eingeladen. Bundeskanzlerin Angela Merkel sagte spontan zu und wurde sogar mit der Festrede geehrt - vor 2000 geladenen Gästen. Immerhin ist Deutschland der grösste Partner bei CERN und finanziert satte 20 % des Jahresbudgets von 650 Millionen Euro. (Trotzdem ist Deutsch, im Gegensatz zu Englisch und Französisch, nicht Projektsprache. Warum eigentlicht nicht?)
In den folgenden Tagen wurde der Probebetrieb fortgesetzt, aber am 19. September - einem Freitag, wer würde da nicht abergläubisch werden - passierte das Unfassbare. Die Messgeräte registrierten Arges und ausgesandte Suchtrupps in Schutzanzügen stellten bald im Sektor 3-4 des Tunnels schlimme Zerstörungen fest. Mehrere Tonnen flüssiges Helium waren aus einem Leck entwichen und dabei verdampft. Dutzende von Dipol- und Quadrupolmagnete, tonnenschwer und bis zu 15 Metern lang, lagen verschmort und aus ihren Verankerungen gerissen umher. Viele der vorher hochreinen Bereiche waren mit einer Art Russ bedeckt. Die Ursache dieses Störfalls war schnell gefunden: eine defekte elektrische Verbindung zwischen zwei Magneten produzierte einen Spannungsabfall und kurz darauf einen elektrischen Lichtbogen, der den Heliumkryostaten durchschlug und die genannten Kollateralschäden verursachte. ( Die früheren LHC-Versuche hatte man mit geringerer Leistung gefahren, weswegen die Anlage wohl gerade noch gehalten hatte).
An eine Fortsetzung der Inbetriebnahmeversuche ist unter diesen Umständen nicht mehr zu denken. Die Reparatur des LHC wird ein Jahr oder auch länger dauern; der (zusätzliche) Kostenaufwand wird derzeit auf 20 Mio Euro abgeschätzt. Das ist insbes. deswegen schlimm, weil das CERN bereits jetzt wegen diverser anderer Kostenüberschreitungen verschuldet ist. In drei Jahren will man diese Kredite aus dem normalen Budget zurückzahlen. Eine grosse Aufgabe für den Chief Finance Officer, dessen Karriere beim KfK in Karlsruhe begonnen hat.
Noch schlimmer ist der psychologische Schock bei den Mitarbeitern, insbesondere den Experimentatoren. Diesen läuft nämlich kostbare Zeit davon. Sie wollten die Riesenmaschine u.a.dafür nutzen, um ein geheimnisvolles Teilchen aufzustöbern, das sog. Higgs-Teilchen. Es ist benannt nach dem schottischen Physiker Peter Higgs, der es vor gut 40 Jahren postuliert hat und welches den bislang bekannten 24 Kernteilchen ihre Masse verleiht. Ein geradezu charismatisches Teilchen; wer es als Erster findet, dem ist der Nobelpreis sicher - neben Peter Higgs, der mittlerweile auch schon 80 Jahre alt geworden ist.
Aber die Genfer Physiker sind nicht allein. Sie stehen im Wettlauf mit ihren Kollegen am Fermilab in Chicago. Diese besitzen mit dem Tevatron zwar nur einen leistungsschwächeren Beschleuniger, der aber den Vorteil hat, dass er gut läuft. Und die amerikanische Regierung hat kürzlich auch noch Finanzmittel bis zum Jahr 2010 bereitgestellt. Bis dorthin können die US-Physiker noch viel Strahlzeit akkumulieren und, wer weiss, vielleicht stossen sie bei der Analyse ihrer Datenberge schon bald auf das mysteriöse Higgs-Boson - während in Genf noch dekontaminiert und geschlossert wird.
Anzeichen für eine baldige Entdeckung dieses Partikels gibt es schon seit einiger Zeit. Immer wieder breschen einzelne Physiker des Fermilabs mit privaten Blogs vor, in denen sie interessante und neuartige Versuchsergebnisse veröffentlichen. So scheint es ziemlich sicher zu sein, dass die Higgs-Teilchen eine Masse unterhalb von 170 GeV besitzen. Solche Vorveröffentlichungen sind eigentlich gegen den Ehrenkodex der Wissenschaft und deshalb versucht das Management des Fermilabs sie zu unterbinden. In Genf setzt man die sog. Standardabweichung auf 5 sigma fest, d.h. eine zufällige Fluktuation hätte dann nur noch die geringe Wahrscheinlichkeit von 0.0001 Prozent. Man wird sehen, wie dieser Wettlauf ausgeht; die nächsten Monate und Jahre werden spannend.
An der Einweihungsfeier am 21. Oktober hielt Chefmanager Aymar eisern fest, auch wenn der Beschleuniger unter den Füssen der geladenen Gäste still lag. Der kurze Festakt fand auf der Frankreich zugehörigen Seite des CERN-Geländes, in einer vorher leergefegten, gleichwohl festlich dekorierten Werkhalle statt. Wohlgesichert durch die französische Polizei!
Viele der CERN-Forscher aber waren sichtbar verärgert, weil ihrer Meinung nach der Beschleuniger überstürzt in Betrieb genommen wurde und es dadurch zu der folgenschweren Panne gekommen ist. In mehreren Schweizer Zeitungen (u.a. Tribune de Geneve, Sonntag) wird der scheidenden Generaldirektor unverblümt harter Kritik unterzogen. Ein zu ehrgeiziger Terminplan habe zu übertriebenem Zeitdruck geführt, dem die Qualitätskontrolle zum Opfer fiel. Oder: er habe sich vor seinem Abgang noch ein persönliches Denkmal setzen wollen. Auch sein autoritärer Führungstil (mit dem er bereits als ehemaliger ITER-Projektleiter angeeckt ist) und sein nichtkommunikatives Verhalten kam bei den Professoren und Forschern des Experimentierbetriebs denkbar schlecht an. Diese trifft der zeitliche Rückschlag beim LHC ganz besonders, da viele Anstellungsverträge befristet sind und demnächst auslaufen. Im Kern sieht man das Problem darin, dass Aymar zu wenig Sachkenntnis auf dem Beschleunigergebiet mitbrachte und das Projekt mit zu grossem persönlichen Ehrgeiz betrieben hat.
Bundeskanzlerin Merkel liess sich übrigens für die Inaugurationsparty entschuldigen, womit sie wieder einmal ihr politisches Sensorium bewies. Ihren Part übernahm die Forschungsministerin Annette Schawan. Sie stellte auch Aymars Nachfolger, den Deutschen Rolf-Dieter Heuer vor, der CERN ab Januar 2009 als Generaldirektor leiten wird. Er ist damit erst der zweite Deutsche in dieser Funktion, fast genau 20 Jahre nach Herwig Schopper. Viele erwarten von Heuer, dass er als ehemaliger DESY-Forscher mehr Sachkunde einbringt und den autoritären Führungsstil seines Vorgängers abschafft.
Apropos: Bereits zu Schoppers Zeiten fanden die ersten Workshops zur Planung des heute fertiggestellten Large Hadron Collider statt. Soviel zu den Zeitkonstanten in diesem schwierigen Gewerbe.
Montag, 15. September 2008
Ein Teilchen namens Higgs
Im Baukasten der Natur befinden sich, nach den Vorstellungen der Physiker, etwa zwei Dutzend Elementarteilchen, aus denen das ganze Universum - also Erde, Sonne, Milchstrasse und weitere hundert Milliarden Galaxien aufgebaut sind. Diese Teilchen unterscheiden sich sehr deutlich voneinander hinsichtlich ihrer Grösse, ihrer Masse, ihrer elektrischen und magnetischen Ladung, sowie einiger weiterer Eigenschaften.
Das Zusammenwirken der Elementarteilchen beim Aufbau der belebten und unbelebten Natur erklärt die sogenannte Standardtheorie, welche die Physiker in den letzten 25 Jahren entwickelt haben. Diese Theorie ermöglicht es sogar Vorhersagen zu treffen und eine dieser Vorhersagen ist, dass noch zwei weitere Teilchen in dem erwähnten Baukasten fehlen, also experimentell nicht nachgewiesen sind. Das eine ist das Graviton, welches die Schwerkraft vermittelt, das andere das mysteriöse Higgs-Teilchen. Der Name reimt sich akustisch auf "Hicks", hat aber mit Schluckauf nichts zu tun, vielmehr trägt dieses noch unentdeckte Partikel den Namen des schottischen Physikers (Peter) Higgs. Er hat es schon vor 44 Jahren prognostiziert und diese Vermutung am 27. Juli 1964 in dem amerikanischen Fachjournal "Physics Letters" veröffentlicht. Bemerkenswert ist, dass diese mittlerweile berühmte Publikation nur eine einzige Druckseite umfasst.
Das Higgs-Teilchen beseitigt eine Schwäche der oben genannten Standardtheorie. Letztere kann zwar alle bekannten Elementarteilchen richtig einordnen, aber diese besitzen dann keine Masse und bewegen sich alle mit Lichtgeschwindigkeit fort. Das kann offensichtlich nicht stimmen, denn Protonen, Elektronen und Photonen besitzen sehr wohl ( unterschiedliche) Massen und haben auch verschiedene Geschwindigkeiten. Geht man von der Existenz der Higgs-Teilchen aus, dann verschwinden diese Diskrepanzen und die Standardtheorie beschreibt nun "die Welt" nun richtig. Esoterisch angehauchte Zeitgenossen sprechen deshalb auch gerne vom "Gottesteilchen"; andere nennen das Higgs-Teilchen den "Heiligen Gral" der Physik.
Higgs hat seine Überlegungen zwar nur auf einer DIN A4-Seite niedergeschrieben, sie sind jedoch so hochkomplex, dass sie der Normalphysiker kaum versteht, von einem Laien ganz zu schweigen. Zum Glück gibt es eine berühmte Metapher, wodurch es selbst einem Durchschnittsmenschen gelingt, sich in das Higgs-Szenario einzudenken. (Die Begriffe Higgs-Teilchen und Higgs-Feld werden synonym verwendet, da Teilchen und Felder in einander überführbar sind).
Nun also die Higgs-Theorie für Jedermann: Man stelle sich Journalisten auf einer Cocktailparty vor, die gleichmässig im Raum verteilt stehen. Das ist gewissermassen das Higgs-Feld. Kommt nun ein sehr prominenter Politiker (Proton!) durch die Tür und will den Raum schnell durchqueren, so werden sich die Journalisten sogleich um ihn scharen. Seine Bewegungsenergie wird abgebremst und der Pulk der Journalisten verleiht dem Politiker eine (träge) Masse, also ein Gewicht. Ein weniger bekannter Politiker (Elektron!) verursacht geringeren Auflauf, wird aber auch leicht gebremst. Der Hausmeister (Photon!), schliesslich, kann den Raum im unvermindertem Tempo durchqueren. Das genau ist der Mechanismus von Higgs: durch die Wechselwirkung mit dem Journalisten, also dem Higgs-Feld, bekommen die Teilchen ihre Masse und verlieren an Geschwindigkeit.
Etwas physikalischer ist eine zweite Metapher. Demnach liegt dem Universum ein alles durchdringendes Feld zugrunde, das Higgs-Feld. Durch dieses Feld bewegen sich alle Elementarteilchen wie durch einen zähen Sirup. Dabei verspüren sie einen Widerstand, so, als ob man mit einem Kochlöffel durch den Sirup rührt. Dieser Widerstand ist es, der den Teilchen ihre Masse verleiht.
Noch ist das Higgs-Teilchen experimentell nicht nachgewiesen. Das erwartet man im Forschungszentrum CERN bei Genf, wo in den letzten Jahren der grösste Kreisbeschleuniger der Welt mit 27 km Durchmesser gebaut wurde. LHC, Large Hadron Collider, ist sein Name. Der Detektor ATLAS, in dem das Higgs aufleuchten soll, besitzt die Ausmasse eines grossen Kirchenschiffs und wiegt 7.000 Tonnen. Vor zehn Tagen erst wurde der LHC - unter Teillast - in Betrieb genommen; schon am vergangenen Freitag musste er wegen eines Heliumlecks in der Strahlröhre wieder abgeschaltet werden. Vermutlich für mindestens zwei Monate. Wenn er wirklich mal richtig in Schwung gekommen ist, dann prallen dort in jeder Sekunde Millionen von Protonenpakete mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander. Diese kosmische Wucht erzeugt Milliarden an Splitter, die in ATLAS registriert werden sollen. Nur etwa ein Higgs-Teilchen pro Minute kann man erwarten; es soll von den Riesencomputern herausgesiebt werden. Die berühmte Nadel im Heuhaufen ist dagegen nichts.
Aber der LHC ist nicht allein. In Chicago, am Fermi-Laboratorium steht der Beschleunigerkonkurrent Tevitron der Amerikaner. Er ist zwar kleiner als der LHC, läuft aber bereits seit Jahren Tag und Nacht und hat eine Flut von Daten angesammelt. Es ist nicht ausgeschlossen, dass sich Higgs bereits gezeigt hat, aber noch im Datenarchiv versteckt ist. Würde es demnächst ein Doktorand des Fermi-Lab recherchieren, es wäre eine emotionale Katastrophe für die CERN-Forscher. Die zügige Inbetriebnahme des LHC ist also sehr wichtig.
Derweil betrachtet Professor Emeritus Higgs von seinem schottischen Ruhesitz in Edinburg aus das Treiben der Jüngeren in Genf und Chicago. Er kann nahezu sicher sein, mit dem Nobelpreis der Physik ausgezeichnet zu werden, sofern man "sein Teilchen" findet - egal an welchem Ort.
Ein kleines Risiko verbleibt allerdings weiterhin bei ihm persönlich:
der Nobelpreis wird nur an lebende Personen vergeben,
und Peter Higgs wird am 29. Mai nächsten Jahres 80 Jahre alt.
Deshalb: Gute Gesundheit, Professor!
Das Zusammenwirken der Elementarteilchen beim Aufbau der belebten und unbelebten Natur erklärt die sogenannte Standardtheorie, welche die Physiker in den letzten 25 Jahren entwickelt haben. Diese Theorie ermöglicht es sogar Vorhersagen zu treffen und eine dieser Vorhersagen ist, dass noch zwei weitere Teilchen in dem erwähnten Baukasten fehlen, also experimentell nicht nachgewiesen sind. Das eine ist das Graviton, welches die Schwerkraft vermittelt, das andere das mysteriöse Higgs-Teilchen. Der Name reimt sich akustisch auf "Hicks", hat aber mit Schluckauf nichts zu tun, vielmehr trägt dieses noch unentdeckte Partikel den Namen des schottischen Physikers (Peter) Higgs. Er hat es schon vor 44 Jahren prognostiziert und diese Vermutung am 27. Juli 1964 in dem amerikanischen Fachjournal "Physics Letters" veröffentlicht. Bemerkenswert ist, dass diese mittlerweile berühmte Publikation nur eine einzige Druckseite umfasst.
Das Higgs-Teilchen beseitigt eine Schwäche der oben genannten Standardtheorie. Letztere kann zwar alle bekannten Elementarteilchen richtig einordnen, aber diese besitzen dann keine Masse und bewegen sich alle mit Lichtgeschwindigkeit fort. Das kann offensichtlich nicht stimmen, denn Protonen, Elektronen und Photonen besitzen sehr wohl ( unterschiedliche) Massen und haben auch verschiedene Geschwindigkeiten. Geht man von der Existenz der Higgs-Teilchen aus, dann verschwinden diese Diskrepanzen und die Standardtheorie beschreibt nun "die Welt" nun richtig. Esoterisch angehauchte Zeitgenossen sprechen deshalb auch gerne vom "Gottesteilchen"; andere nennen das Higgs-Teilchen den "Heiligen Gral" der Physik.
Higgs hat seine Überlegungen zwar nur auf einer DIN A4-Seite niedergeschrieben, sie sind jedoch so hochkomplex, dass sie der Normalphysiker kaum versteht, von einem Laien ganz zu schweigen. Zum Glück gibt es eine berühmte Metapher, wodurch es selbst einem Durchschnittsmenschen gelingt, sich in das Higgs-Szenario einzudenken. (Die Begriffe Higgs-Teilchen und Higgs-Feld werden synonym verwendet, da Teilchen und Felder in einander überführbar sind).
Nun also die Higgs-Theorie für Jedermann: Man stelle sich Journalisten auf einer Cocktailparty vor, die gleichmässig im Raum verteilt stehen. Das ist gewissermassen das Higgs-Feld. Kommt nun ein sehr prominenter Politiker (Proton!) durch die Tür und will den Raum schnell durchqueren, so werden sich die Journalisten sogleich um ihn scharen. Seine Bewegungsenergie wird abgebremst und der Pulk der Journalisten verleiht dem Politiker eine (träge) Masse, also ein Gewicht. Ein weniger bekannter Politiker (Elektron!) verursacht geringeren Auflauf, wird aber auch leicht gebremst. Der Hausmeister (Photon!), schliesslich, kann den Raum im unvermindertem Tempo durchqueren. Das genau ist der Mechanismus von Higgs: durch die Wechselwirkung mit dem Journalisten, also dem Higgs-Feld, bekommen die Teilchen ihre Masse und verlieren an Geschwindigkeit.
Etwas physikalischer ist eine zweite Metapher. Demnach liegt dem Universum ein alles durchdringendes Feld zugrunde, das Higgs-Feld. Durch dieses Feld bewegen sich alle Elementarteilchen wie durch einen zähen Sirup. Dabei verspüren sie einen Widerstand, so, als ob man mit einem Kochlöffel durch den Sirup rührt. Dieser Widerstand ist es, der den Teilchen ihre Masse verleiht.
Noch ist das Higgs-Teilchen experimentell nicht nachgewiesen. Das erwartet man im Forschungszentrum CERN bei Genf, wo in den letzten Jahren der grösste Kreisbeschleuniger der Welt mit 27 km Durchmesser gebaut wurde. LHC, Large Hadron Collider, ist sein Name. Der Detektor ATLAS, in dem das Higgs aufleuchten soll, besitzt die Ausmasse eines grossen Kirchenschiffs und wiegt 7.000 Tonnen. Vor zehn Tagen erst wurde der LHC - unter Teillast - in Betrieb genommen; schon am vergangenen Freitag musste er wegen eines Heliumlecks in der Strahlröhre wieder abgeschaltet werden. Vermutlich für mindestens zwei Monate. Wenn er wirklich mal richtig in Schwung gekommen ist, dann prallen dort in jeder Sekunde Millionen von Protonenpakete mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander. Diese kosmische Wucht erzeugt Milliarden an Splitter, die in ATLAS registriert werden sollen. Nur etwa ein Higgs-Teilchen pro Minute kann man erwarten; es soll von den Riesencomputern herausgesiebt werden. Die berühmte Nadel im Heuhaufen ist dagegen nichts.
Aber der LHC ist nicht allein. In Chicago, am Fermi-Laboratorium steht der Beschleunigerkonkurrent Tevitron der Amerikaner. Er ist zwar kleiner als der LHC, läuft aber bereits seit Jahren Tag und Nacht und hat eine Flut von Daten angesammelt. Es ist nicht ausgeschlossen, dass sich Higgs bereits gezeigt hat, aber noch im Datenarchiv versteckt ist. Würde es demnächst ein Doktorand des Fermi-Lab recherchieren, es wäre eine emotionale Katastrophe für die CERN-Forscher. Die zügige Inbetriebnahme des LHC ist also sehr wichtig.
Derweil betrachtet Professor Emeritus Higgs von seinem schottischen Ruhesitz in Edinburg aus das Treiben der Jüngeren in Genf und Chicago. Er kann nahezu sicher sein, mit dem Nobelpreis der Physik ausgezeichnet zu werden, sofern man "sein Teilchen" findet - egal an welchem Ort.
Ein kleines Risiko verbleibt allerdings weiterhin bei ihm persönlich:
der Nobelpreis wird nur an lebende Personen vergeben,
und Peter Higgs wird am 29. Mai nächsten Jahres 80 Jahre alt.
Deshalb: Gute Gesundheit, Professor!
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