«Eins der grössten Experimente aller Zeiten»

Am Mittwoch nimmt der Teilchenbeschleuniger LHC des europäischen Teilchenphysikzentrums CERN bei Genf nach neun Jahren Bauzeit seinen Betrieb auf. Mehr als 50 Meter unter der Erde werden die Wissenschaftler die kleinsten Bausteine der Materie mit unvorstellbarer Energie aufeinander schiessen und dabei eine Glut entstehen lassen, wie sie unmittelbar nach dem Urknall herrschte, der Geburt unseres Universums.

«Es ist eins der grössten physikalischen Experimente aller Zeiten», sagt der Physiker Joachim Mnich. Er hat einen der gewaltigen Detektoren mitgebaut, mit dessen Hilfe die Wissenschaftler verfolgen wollen, was genau dabei herauskommt, wenn zwei Elementarteilchen mit Lichtgeschwindigkeit kollidieren. In Edinburgh wird der 79 Jahre alte Peter Higgs gespannt verfolgen, ob im LHC der Nachweis eines nach ihm benannten Teilchens gelingt, das es theoretisch geben müsste, aber so klein und flüchtig ist, dass es den Nachstellungen der Physiker bislang entkam.

Fahndung nach dem «Gottesteilchen»

Das Higgs-Teilchen, von einigen Physikern auch «Gottesteilchen» genannt, «würde das schöne Standardmodell retten, das die Welt der Elementarteilchen wunderbar beschreibt», sagt Mnich. Denn die Theorie hat einen Haken: Ohne das ominöse Higgs-Teilchen hätten die anderen Elementarteilchen keine Masse, was nach Einstein und dem gesunden Menschenverstand nicht sein kann, schliesslich sind sie die Bausteine der uns bekannten Welt. Mit dem LHC steht der Wissenschaft nun endlich ein Instrument zur Verfügung, ausreichend energiereiche Zusammenstösse zu produzieren, um das Higgs-Teilchen entstehen zu lassen.

Und Mnich will es mit seinem Detektor dingfest machen - eine Herkules-Arbeit. Wenn der LHC einmal richtig in Schwung ist, dann prallen jede Sekunde eine Milliarde Mal Protonen aufeinander. «Dabei wird aber nur einmal pro Minute ein Higgs-Teil produziert», sagt der Wissenschaftler des Deutschen Elektronen-Synchrotrons (DESY). «Eine Nadel im Heuhaufen zu finden, ist einfach dagegen.» Die Datenflut wird gefiltert und ausgewertet, was Monate dauern dürfte.

Hat das Teilchen eine relativ grosse Masse, könnte der LHC schon im nächsten Jahr «starke Hinweise auf die Existenz des Higgs-Bosons» liefern. «Wenn es aber leicht ist, und das ist das Wahrscheinlichste, ist es besonders schwierig zu finden», sagt Mnich. «Dann dürfte es bis mindestens 2010 dauern.» Higgs dürfte es kaum abwarten können: Bei einem Nachweis des Teilchens sollte ihm der Nobelpreis sicher sein.

Dunkle Materie und Blick in neue Dimensionen

Der LHC ist eine technische Herausforderung sondergleichen. Auf minus 271 Grad wird der Beschleuniger heruntergekühlt, gewaltige supraleitende Magnete halten die mit fast Lichtgeschwindigkeit zirkulierenden Teilchenströme auf ihrer Bahn. Am Mittwoch drehen sie erst einmal «ohne Gegenverkehr» ein paar Runden, im Oktober soll es die ersten Protonen-Kollisionen am Genfer See geben.

Weltweit erhoffen sich Physiker von dem Vier-Milliarden-Euro-Projekt weitere Hinweise auf den Aufbau des Universums. So grübeln die Forscher, wie sich die derzeit noch zwei Klassen von Elementarteilchen (Bosonen und Fermionen) zusammenführen lassen, wie der Physiker Peter Schupp von der Bremer Jacobs University erläutert. Die Verfechter der Theorie einer Supersymmetrie sind der Meinung, dass es für jedes Elementarteilchen ein Gegenteilchen geben muss, den «Superpartner».

Wenn der LHC auch Hinweise auf deren Existenz findet, tut sich schon die nächste Tür im verschachtelten Denkgebäude der Physik auf: Einer dieser «Superpartner» steht nämlich im Verdacht, Baustein der Dunklen Materie zu sein, die immerhin 20 Prozent unseres Universums ausmacht.

Und schliesslich hofft Schupp, dass der LHC den Physikern auch auf der Suche nach der «Weltformel» ein bisschen auf die Sprünge hilft. Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie erklärt die Welt im Grossen, die Quantenfeldtheorie im Kleinen. Beide passen leider mathematisch nicht recht zusammen, was einige Wissenschaftler mit der sogenannten String-Theorie auflösen wollen. Diese setzt die Existenz von höheren Dimensionen voraus. Der LHC, so hofft Schupp, «könnte in eine andere Dimension hineinschauen, etwas beobachten, was anders nicht zu erklären ist».

Die Spannung ist gross vor dem Startschuss am Mittwoch. «Es kribbelt sehr», sagt Mnich.

(dapd)