Kinderuni an der RWTH: Was die Welt zusammenhält

Von: Katharina Menne
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Zum Lachen und zum Grübeln: Bei der Vorlesung zum Thema Physik haben die Kinderuni-Teilnehmer gestern viel darüber gelernt, womit sich Physik beschäftigt. Foto: Harald Krömer

Aachen. Wenn Lutz Feld vom Teilchenzoo spricht, dann meint er nicht etwa ein Gehege voller Leckereien vom Bäcker. Der Professor für experimentelle Hochenergiephysik erforscht an der RWTH Aachen die kleinsten Bausteine, aus denen sich das Universum zusammensetzt und untersucht, welche Kräfte dazwischen wirken.

Am Freitag erklärte er bei der Kinderuni der RWTH Aachen in Zusammenarbeit mit unserer Zeitung Hunderten Kindern, was Physik eigentlich ist. Im Interview erzählt er, was ihn selbst daran so fasziniert, warum er Kinder dafür begeistern möchte und was eigentlich Supersymmetrie ist.

Sie suchen nach den kleinsten Bausteinen der Materie, den sogenannten Teilchen. Wie machen Sie das?

Feld: Mein Experiment steht am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in der Nähe von Genf. Der sogenannte Large Hadron Collider (LHC) ist der mit Abstand leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger, den es auf der Erde gibt. Da werden Protonen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit gebracht, aufeinander geschossen, und geschaut, welche Teilchen beim Zusammenprall entstehen.

Hatten Sie bereits Erfolg?

Feld: Ja, der erste große Erfolg war im Jahr 2012 als wir am LHC das Higgs-Boson gefunden haben. Es gab bereits seit den 1960er Jahren die Vorhersage von dem theoretischen Physiker Peter Higgs und seinen Kollegen Brout und Englert, dass es dieses Teilchen geben muss und dass es bestimmte Eigenschaften haben muss. Das haben sie aus anderen Beobachtungen geschlossen. Im Moment müssen die Messungen aber noch weiter präzisiert werden. Und es gibt noch eine weitere Theorie, für die wir experimentelle Beweise suchen: die Supersymmetrie.

Was ist denn Supersymmetrie?

Feld: Im Standardmodell der Teilchenphysik gibt es ganz grundsätzlich zwei Sorten von Teilchen, die manchmal als Materie- und Kraftteilchen bezeichnet werden. Zwischen ihnen gibt es bisher noch keinen bekannten Zusammenhang. Die Supersymmetrie möchte sie verbinden, indem sie zu jedem Teilchen der einen Sorte ein (neues) Teilchen der anderen Sorte vorhersagt. Hierdurch könnten eine Reihe wichtiger offener Fragen beantwortet werden, wie zum Beispiel der Ursprung der Dunklen Materie, die wir im Weltall beobachten, oder die Vereinigung aller Naturkräfte. Diese Partnerteilchen konnten wir in den Daten aber bisher noch nicht finden.

Warum ist das so schwer?

Feld: Es spricht vieles dafür, dass diese neuen Teilchen, falls sie existieren, schwerer sind, als die bislang bekannten. Deshalb braucht man sehr hohe Energien, um sie überhaupt nachweisen zu können. Der LHC als leistungsstärkster Beschleuniger liefert uns beste Bedingungen für die Suche danach.

An welchem Punkt würden die Physiker sich dazu entschließen, eine neue Theorie aufzustellen und die Suche aufzugeben?

Feld: So pessimistisch möchte ich gar nicht sein. Dass wir die neuen Teilchen bisher nicht gefunden haben, könnte einfach bedeuten, dass sie nur sehr selten erzeugt werden, oder dass wir noch nicht auf die richtige Weise nach ihnen suchen. Aufgeben würden wir die Suche nach der Supersymmetrie wohl erst, wenn wir in den Daten etwas anderes finden, womit die offenen Fragen beantwortet werden können. Das wäre dann mindestens genauso spektakulär, wie Supersymmetrie zu finden. Der LHC hat aber erst letztes Jahr seine Maximalenergie (fast) erreicht, das heißt die Datenanalyse geht gerade erst richtig los.

Das klingt alles nach sehr komplexen Berechnungen und Theorien. Was hat das mit der Physik zu tun, die sie bei der Kinderuni vermitteln möchten?

Feld: Die Physik dahinter ist natürlich die gleiche, nur in einem anderen Maßstab. Ich möchte den Kindern eine Idee davon geben, was Physik eigentlich erreichen möchte. Nämlich, dass sich alle Beobachtungen, die man in der Welt macht, auf wenige Grundprinzipien zurückführen lassen. So werde ich in der Kinderuni zeigen, dass das Rückstoßprinzip beim Raketenantrieb das gleiche ist, wie wenn man auf einem Skateboard stehend einen Ball wegwirft und sich dadurch fortbewegt, und dass sich das Prinzip auch auf viele weitere Situationen anwenden lässt. Wichtig in der Physik, wie in fast allen Wissenschaften, sind dabei die Experimente, denn nur dadurch erhält man Informationen über die Welt. Ich gebe Beispiele aus der Mechanik, aus der Elektrizitätslehre und aus der Optik – das berührt am ehesten die Lebensbereiche der Kinder.

Wie erklärt man Nicht-Physikern, dass für solche Experimente wie am CERN Milliarden ausgegeben werden?

Feld: Eine Gesellschaft muss sich entscheiden, ob sie wissen möchte, wie die Natur funktioniert oder nicht. Das gehört für mich auch zu den Kulturleistungen der Menschheit, dass man sich mit Fragen nach dem Warum und Wie auseinandersetzt. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass die Erforschung dieser Fragen immer auch zu gesellschaftlich und technisch relevanten Erkenntnissen geführt hat. Wir haben zwar noch keine Vorstellung davon, welche Relevanz das Higgs-Boson einmal haben könnte, aber heute ist unser alltägliches Leben voll von Beispielen, die noch vor 100 Jahren Gegenstand der Grundlagenforschung waren. Als der atomare Aufbau der Materie untersucht wurde, hatte niemand im Sinn, dass daraus einmal LED-Lampen entstehen könnten oder das riesige Feld der Informationstechnologie. Aber eine Garantie für technische Anwendungen gibt es natürlich nie.

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