«Erst das Experiment gibt uns neue Impulse»

Das Cern plant für die Erforschung der Dunklen Materie einen viermal grösseren Beschleunigerring, als es der LHC ist. Der Teilchenphysiker Peter Jenni glaubt, dass dies der Gesellschaft viel Nutzen bringt.

Teilchenphysiker Peter Jenni: «Ich hoffe, unsere Erkenntnisse haben die Lebensbedingungen verbessert.» Foto: David Wagnières

Teilchenphysiker Peter Jenni: «Ich hoffe, unsere Erkenntnisse haben die Lebensbedingungen verbessert.» Foto: David Wagnières

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Die Entdeckung des Higgs-Teilchens am Cern-Protonenbeschleuniger LHC war vor zwei Jahren eine Sternstunde der Teilchenphysik. Es war das letzte gesuchte Elementarteilchen, um den Aufbau der sichtbaren Materie zu erklären. Doch die Cern-Physiker planen bereits weiter. Im Februar haben sie das Multimilliardenprojekt eines viermal grösseren Beschleunigerrings vorgestellt (TA vom 6. 2.), als es der LHC ist. Das Riesenprojekt der sogenannten Hochenergiephysik stellt nicht nur technische und wissenschaftliche Probleme, sondern wirft auch ethische und ökonomische Fragen auf. Als langjähriger Projektleiter eines Experimentes am LHC hat der Schweizer Cern-Physiker Peter Jenni die Strategie der europäischen Teilchen­physiker entscheidend mitgeprägt.

Wie erklären Sie Ihrem Grosskind das Higgs-Teilchen?
Ich kann nicht mit dem Higgs-Teilchen beginnen. Kindern erkläre ich zuerst, dass wir die Geheimnisse der Natur verstehen wollen. Kinder erleben und begreifen erst einmal die Regeln der klassischen Mechanik an sich selbst. Dann müssen sie verstehen, dass dahinter kein Zufall steckt, sondern die Natur­gesetze, nach denen man die Vorgänge beschreiben kann.

Und wie kommen Sie von dort zum Higgs-Teilchen?
Wenn wir weiter gehen, sprechen wir von den Atomen und deren Kernen, aus denen die Welt aufgebaut ist und die wie Kugeln aussehen, aber aus vielen kleinen Teilchen bestehen, und schon sind wir bei den Elementarteilchen, zu denen das Higgs-Teilchen gezählt wird.

Das klingt einfach, aber um das Teilchen zu entdecken, braucht es einen riesigen Beschleuniger wie den LHC. Und schon diskutieren die Physiker den Bau eines neuen Mega-Teilchenbeschleunigers. Wie können Sie einen solchen Riesenring rechtfertigen?
Die Rechtfertigung ist, dass uns eine solche Maschine einen Wissensfortschritt über die Physik des Universums bringt. Längerfristig und indirekt bringt das der Gesellschaft aber sehr viel mehr. Einer der grössten Beiträge sind die vielen jungen Physiker, die wir so ausbilden. Sie sind in der Industrie sehr gefragt.

Zur Physik: Gibt es noch etwas, das die Entdeckung des letzten Elementarteilchens toppen kann?
Wir wissen noch sehr wenig. Erstens wollen wir noch viel genauere Messungen zum Higgs-Teilchen machen. Da sind viele Fragen offen. Zweitens suchen wir nach Teilchen der Dunklen Materie, wo wir erst ganz am Anfang sind.

Von diesen Teilchen weiss man noch nicht einmal, ob es sie überhaupt gibt.
Man weiss das wirklich nicht, aber deshalb möchten wir ja hinschauen. Es gibt auch viele Theorien, die neue schwere Teilchen voraussagen. Es könnte durchaus sein, dass die Teilchen der Dunklen Materie so schwer sind, dass wir sie mit dem LHC gar nicht produzieren können und deshalb den noch stärkeren Ring brauchen. Denn mit höherer Energie können wir auch schwerere Teilchen entdecken.

Böse Zungen behaupten, dass Teilchenphysiker nie darum verlegen sind, neue Teilchen zu erfinden, um nach ihnen suchen zu können. Besteht die Möglichkeit, dass Sie einmal nichts entdecken?
Das könnte sein, aber das heisst nicht, dass die Teilchen nicht da sind. Es könnte auch sein, dass die Energieskala der heutigen Beschleuniger nicht reicht, um diese Teilchen zu entdecken. Wir wissen das einfach nicht. Letztlich ist es ein wichtiger Teil der reinen Grundlagenforschung, Neuland zu betreten.

Diese Fragen sind doch sehr weit weg von den Problemen, die sich der Welt aktuell stellen.
Die Hauptaufgabe der Physik ist meiner Meinung nach, unser Wissen der Grundgesetze zu vertiefen und weiterzugeben. Ich bin nicht religiös, aber die Natur ist für mich etwas Wunderbares. Deshalb ist ihr Verständnis für mich sehr wichtig, selbst wenn die Auswirkungen dieser Erkenntnisse nicht immer sofort klar ersichtlich sind. Ich hoffe doch, dass diese Erkenntnisse die Lebensbedingungen der Menschheit auf lange Sicht verbessert haben.

Eine schöne Hoffnung.
Es ist mehr als das. In vielen Bereichen ist das eine historische Tatsache. Nehmen Sie die Elektrizität: Als die Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts die Elek­trizität studierten, war diese für die meisten Menschen ebenso unwichtig wie heute das Higgs zu finden. Es ist aber doch heute allen klar, dass sich durch den Impuls des besseren Verständnisses des Elektromagnetismus die Welt komplett verändert hat – und in vielen Dingen auch zum Guten.

Die Physiker müssen auch mit dem Sündenfall der Atombombe leben, deren Entwicklung sie zu verantworten haben.
Natürlich gibt es die negativen Aspekte, und ich bin sehr dafür, dass die Physiker auch eine ethische Verantwortung gegenüber der Gesellschaft wahrnehmen. Aber nur aus diesem Grund nicht weiter Physik zu betreiben, wäre meiner Meinung nach fahrlässig. Kürzlich war ich im Rahmen einer Vortragsreise in der berühmten nordindischen Stadt Varanasi. Die Armut und das Elend der Leute, die dort leben, sind bedrückend und führten mir klar vor Augen, wie sich die Lebensverhältnisse in unseren Breitengraden verbessert haben – auch aufgrund von Beiträgen der Physik.

Packt Sie nicht manchmal ein schlechtes Gewissen angesichts der Milliarden, die für die Erforschung von etwas investiert werden, dessen Bedeutung nur noch die Teilchenphysiker verstehen und das man nicht sieht und nicht einmal weiss, ob es das überhaupt gibt?
Nein. Ich hätte ein schlechtes Gewissen, wenn diese Gelder für etwas eingesetzt würden, das die Gesellschaft nicht nachhaltig verbessern und die Zukunft prägen könnte. Das ist bei der Physik definitiv der Fall.

Man könnte mit dem Geld auch die Gründe der Armut besser erforschen.
Die für die Beschleuniger nötigen Gelder erscheinen auf den ersten Blick zwar sehr gross. Aber wir dürfen nicht vergessen, dass diese Beträge über mehrere Jahrzehnte gesprochen werden und Tausende Physiker davon profitieren und ausgebildet werden, die nachher auch in der Industrie für die Gesellschaft arbeiten. Wer anders als sie baut unsere Zugsysteme, unsere Infrastruktur, unsere ganze Zivilisation auf? Natürlich müssen wir diese Mittel effizient einsetzen, was zum Beispiel bedeutet, dass man nicht zwei neue Beschleunigerringe auf der Welt macht und die Planung global koordiniert. Die Wissenschaftler dürfen sich nicht von reinem Konkurrenzdenken ­leiten lassen.

Genau dieser Eindruck entsteht aber. Das Cern möchte einen Ring, in China gibt es Projekte, auch die USA wollen die Hochenergie-Physik auf dem eigenen Kontinent betreiben. Ist das nicht ein Wettrennen um den ersten Beschleuniger der nächsten Generation?
Ich empfinde das nicht so. Heute sind sich die Physiker weltweit einig, dass zuerst einmal der LHC voll ausgenützt werden soll. Dies haben erst neulich auch die amerikanischen Physiker bestätigt. Punkto Anzahl Kollisionen sind wir erst bei einem Prozent angelangt, und auch punkto erhöhter Kollisionsenergie erhoffen wir uns noch viele spannende Ergebnisse. Für die Zeit nach dem Auslaufen des LHC bis zu einem Grossprojekt wie dem neuen Beschleunigerring ist es durchaus denkbar, dass ein linearer Beschleuniger andernorts gebaut werden könnte, zum Beispiel in Japan.

Haben Sie einen Plan B, falls der neue Ring nicht gebaut wird?
Heute müssen wir noch gar nicht über einen Plan B sprechen. Alles, was man bisher beschlossen hat, sind Machbarkeitsstudien, zum Beispiel für die Magnete, die nötig wären. Diese Grundlagen muss man erst entwickeln, bevor man in sechs oder sieben Jahren dann definitiv entscheiden kann, ob ein Bau sinnvoll ist oder nicht.

Wäre es nicht günstiger, vor dem Bau solcher Megamaschinen die Theorie noch weiter zu entwickeln?
Die Theorie arbeitet seit Jahrzehnten an den Fragen, und es wurden immer neue Varianten und Möglichkeiten vorgeschlagen. Aber erst die Ergebnisse des LHC haben einiges geklärt. Wissen Sie, die Physik ist immer ein Wechselspiel zwischen Experiment und Theorie, aber zuletzt ist es immer das Experiment, das eine Theorie bestätigt oder ihr auch neue Impulse gibt.

Das Experiment soll also nur noch die Theorie bestätigen?
Nein, wir erhoffen uns natürlich schon auch, dass wir etwas entdecken, das die Theoretiker bisher nicht vorhergesehen haben – auch vom LHC. Aber wir können einfach nicht garantieren, dass wir etwas entdecken. Was wir garantieren können, ist, dass wir das Higgs-Teilchen genauer vermessen können. Je nach Theorie werden ja bis zu fünf verschiedene Higgs-Teilchen postuliert – zum Beispiel in der Theorie der Supersymmetrie. Deshalb können wir mit genaueren Messungen zeigen, wie stichhaltig diese Theorie ist oder ob das gefundene Higgs-Teilchen nur die Vorgaben des Standardmodells erfüllt.

Sie haben eine lange Karriere hinter sich und setzen sich immer noch für die Teilchenphysik ein. Was ist das Befriedigendste in Ihrem Beruf?
Experimentalphysik ist zu einem hohen Grad eine Ingenieurswissenschaft, und wenn ein derart ausgeklügeltes und kompliziertes Experiment, wie wir es am LHC gemacht haben, funktioniert, ist die Befriedigung schon sehr gross. Schliesslich musste ich die Mittel für das Experiment als Projektleiter jahrzehntelang verteidigen. Dass wir dann tatsächlich das Higgs-Teilchen gefunden haben, hing nicht nur von uns ab.

Und wenn Sie das Higgs nicht gefunden hätten? Wäre es eine riesige Enttäuschung gewesen?
Nein. Ich hätte es nicht als Fehlschlag empfunden, wenn man das Higgs nicht gefunden hätte, sofern es gar nicht existiert. Ein Fehlschlag wäre es aber gewesen, wenn man das Higgs nicht gefunden hätte, obwohl es existiert . . .

Das hätte dann ja niemand gewusst.
Vielleicht nicht sofort, aber andere hätten es wahrscheinlich später gefunden.

Erstellt: 02.05.2014, 06:56 Uhr

Cern-Physiker Peter Jenni

Erfahrener Teilchenjäger

Der 66-jährige Berner gehört zu den erfahrensten Cern-Teilchenphysikern. So war der in bäuerlichen Verhältnissen aufgewachsene Physiker ab den späten 70er-Jahren am UA-2-Experiment beteiligt, welches zusammen mit dem UA-1-Experiment 1983 zur nobelpreisgekrönten Entdeckung der W- und Z-Bosonen führte. Danach gehörte Jenni zu den Gründervätern des Atlas-Experiments, dem er von 1995 bis 2009 als Projektleiter vorstand. Atlas ist ein Teilchendetektor des Beschleunigerrings LHC, an dem 2012 das Higgs-Teilchen entdeckt wurde. Für seine Arbeit hat Jenni zahlreiche Preise erhalten. Am Dienstag tritt er mit einem Vortrag über die Entdeckung des Higgs-­Teilchens (in Englisch) an den Wolfgang-Pauli-Vorlesungen der ETH Zürich auf. (mma.) 6. Mai, 20.15 Uhr, Audi Max, ETH Zürich

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