Schweres Geschütz für kleinste Teilchen - Der Teilchenbeschleuniger LHC des CERN in Genf

Studium Generale blickte auf die kleinsten Teilchen ebenso wie ins Universum- DHBW-Lehrbeauftragter Dr. Gunter Kabisch gab Einblicke in den weltweit größten Teilchenbeschleuniger in Genf.

Strange Beauty, Susy-Theorien, Superpartner – ist das hier Physik? Mechatronik? Jedenfalls handelte es sich um eine Veranstaltung des Studiengangs Mechatronik. Das Audimax der Dualen Hochschule Baden-Württemberg in Mosbach (DHBW) war gut besucht. Um Elementarteilchen drehte sich die  jüngste „Vorlesung“ des offenen Studierformats „Studium Generale“. Als Dozenten hatte Prof. Dr. Rainer Klein, der den Studiengang Mechatronik leitet, Dr. Gunter Kabisch gewonnen. Der Physiker ist Lehrbeauftragter der DHBW im Bereich Mechatronik. Am Mittwochabend aber ging’s um nicht weniger als das große Ganze und wie danach im Kleinsten gesucht wird, darum, was die Welt im Innersten zusammenhält. Die Weltformel.

Elementarteilchen sind die unteilbaren und fundamentalen Bausteine, aus denen sich die gesamte Materie zusammensetzt. Mit Teilchenbeschleunigern wird nach den elementaren Grundbausteinen der Materie gefahndet. Diese Maschinen beschleunigen kleinste Teilchen – wie Elektronen, Protonen oder Atomkerne – fast auf Lichtgeschwindigkeit, um sie dann gezielt miteinander kollidieren zu lassen. Bei solchen Kollisionen können neue, bislang unbekannte Teilchen entstehen. Gunter Kabisch kam über seine Tätigkeit in der Industrie in Kontakt mit dem „Large Hadron Collider“ (LHC) am CERN in Genf, des weltweit größten Teilchenbeschleunigers. Was in dem 27 Kilometer langen Tunnel 100 Meter tief unter der Erde passiert, darin gab es seinen Mosbacher Zuhörerinnen und Zuhörern einen Einblick.

Was folgte, waren zum einen viele Zahlen in Exponentialschreibweise, 1011 oder 10-22 zum Beispiel. Letztere etwa ist die Zerfallszeit in Sekunden so genannter Higgs-Teilchen. „Ihr Nachweis ist extrem schwer und gelingt nur über ihre Zerfallsprodukte“, machte Kabisch für die Vorstellungskraft von Nichtphysikern unvorstellbar kleine Einheiten deutlich. Am LHC aber ist der Nachweis 2012 gelungen. Dass das Higgs- als „Gottes-Teilchen“ Karriere gemacht hat, zeigt zwar zum einem, dass die Physik damit möglicherweise erklären könnte, wieso etwas ist und nicht nicht ist. Gunter Kabisch aber räumte mit einem Missverständnis auf, denn eigentlich war die Suche nach dem „gottverdammten Teilchen“ gemeint.

Bei dieser Suche werden weder Mühen noch Kosten gespart. Der große Teilchenbeschleuniger am Europäischen Kernforschungszentrum kann mit jeder Menge Superlative aufwarten. Einige davon listete Kabisch auf: die „schnellste Rennstrecke“ auf der Erde (fast mit Lichtgeschwindigkeit kollidieren die Teilchen im LHC) ist der „leerste Raum“ innerhalb des Sonnensystems, in den Kollisionszonen der Detektoren ist es enorm viel heißer als im Inneren der Sonne, zugleich herrscht in den Rohren des Beschleunigers mit -271 Grad eine größere Kälte als im interstellaren Raum. „Das Auftauen der Ringsektoren dauert jeweils einen Monat.“

Mit den Forschungsergebnissen kommt die Wissenschaft dem Urknall zwar näher, aber (noch) nicht auf die Schliche. Nachdem Gunter Kabisch Funktionsweise und Zielsetzung der Experimente mit dem LHC und einen (auch für Laien verständlichen) Grundkurs in Elementarteilchenphysik gehalten hatte, kam er von den  kleinsten Teilchen zum großen Ganzen. Denn was die kleinsten Bausteine der Materie zusammenhält, muss auch bei der Entstehung des Universums gewirkt haben. So sei es nach dem Urknall zu einem winzigen Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie gekommen. „Warum“, fragt sich nun die Wissenschaft, „finden wir im beobachtbaren Universum nur Materie?“ Und: „Woraus bestehen die 95 Prozent des Universums, das wir nicht sehen.“ Es herrscht Dunkelheit oder physikalisch ausgedrückt: dunkle Energie und dunkle Materie.

Mit dem Teilchenbeschleuniger in Genf, glaubt auch Kabisch, „kann was kommen“. Bis 2030 soll es im Speicherring rundgehen. Schon denke man an einen 100-Kilometer. Den Grenzen seiner Wissenschaftsdisziplin aber ist sich der Physiker durchaus bewusst. „Ob‘s vor dem Urknall Physik gab, das weiß man nicht.“ Und wo man nichts weiß, da werden Theorien aufgestellt. Vorerst ist die so intensiv gesuchte Weltformel begrifflich noch eine „Theorie von allem“…

Über den Referenten
Dr. Gunter Kabisch studierte Physik an der Universität Leipzig und promovierte an der TU Freiberg über spektroskopische Untersuchungen an speziellen Elektrolytlösungen. Von 1986 bis 2010 arbeitete Dr. Kabisch beim Dualen Partner Bürkert Fluid Control Systems in Ingelfingen. Seit 2011 ist er an der DHBW Mosbach Lehrbeauftragter im Studiengang Mechatronik, sowie Mitglied der Prüfungskommision.

Die Präsentation zum Vortrag finden Sie hier.