Tim Pritlove: Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit, dem Podcast über Raumfahrt und andere.
Tim Pritlove: Kosmische Angelegenheiten.
Tim Pritlove: Mein Name ist Tim Pridlaff und ich begrüße alle hier zur 111.
Tim Pritlove: Aufnahme von Raumzeit und ja, ich reise ja immer gerne im Rahmen dieses Podcasts
Tim Pritlove: und hab schon den ein oder anderen Standort in Europa abgeklappert.
Tim Pritlove: Eins fehlte mir auf jeden Fall noch und das war ein Standort in Genf.
Tim Pritlove: Konkret befinde ich mich jetzt hier am Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire.
Tim Pritlove: So wie es eigentlich offiziell nicht mehr heißt, aber mal hieß und die Abkürzung
Tim Pritlove: nach wie vor beibehalten hat, nämlich das CERN.
Tim Pritlove: Also hier der Standort für Kernforschung und Europa, finde ich,
Tim Pritlove: wird der Sache gar nicht so richtig gerecht.
Tim Pritlove: Eigentlich ist es der internationale Standort für Kernforschung.
Tim Pritlove: Was es genau ist und welche Bedeutung das hat, warum es das gibt,
Tim Pritlove: das erzählt uns heute mein Gesprächspartner für heute, nämlich Manfred Krammer.
Tim Pritlove: Hallo, herzlich willkommen bei Raumzeit.
Manfred Krammer: Ja, hallo. Ich freue mich auch, dass ich heute dabei sein kann.
Manfred Krammer: Mein Name ist Manfred Gramer. Ich komme, wie man vielleicht aus meinem Dialekt hört, aus Wien.
Tim Pritlove: Hört man. Genau. Und Sie sind Head of Experimental Physics Department. Schon länger?
Manfred Krammer: Seit 2016, also etwas mehr als sieben Jahre, leite ich hier die experimentelle Abteilung.
Tim Pritlove: Die sich um was genau kümmert? Also ich meine hier gibt es ja viele Leute,
Tim Pritlove: die hier arbeiten. Ich weiß gar nicht wie viele Leute hier arbeiten mittlerweile beim CERN.
Manfred Krammer: Ja gar nicht so viele. Vom CERN direkt bezahlt ungefähr 3500.
Manfred Krammer: Aber zwischen 12.000 und 13.000,
Manfred Krammer: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der ganzen Welt betreiben hier ihre Forschung.
Tim Pritlove: Sozusagen als Gast?
Manfred Krammer: Wissenschaftler bezahlt von ihren Heimatinstituten, aber sie sind manche ihr
Manfred Krammer: ganzes Leben, ihr ganzes Forschungsleben hier an Zern, andere kommen vielleicht
Manfred Krammer: nur ein, zwei Wochen pro Jahr für Meetings.
Tim Pritlove: Das Experimental Physics Department kümmert sich konkret wo drum?
Manfred Krammer: Wir kümmern uns um die Infrastruktur. Wir helfen diesen Gastwissenschaftlern
Manfred Krammer: hier ihre Experimente durchzuführen.
Manfred Krammer: Das heißt, wir betreuen die Experimente, alle Experimente an Zern und meine
Manfred Krammer: Abteilung ist natürlich an einigen, hauptsächlich natürlich an den großen Experten
Manfred Krammer: direkt auch als Institut beteiligt.
Tim Pritlove: Und das heißt Sie sind so ein bisschen auch die Schnittstelle zu diesen anderen
Tim Pritlove: Wissenschaftlern sozusagen, vom internen Team nach außen.
Manfred Krammer: Wir sind die Schnittstelle zu den internationalen Teams, wir sind aber auch
Manfred Krammer: auf der anderen Seite die Schnittstelle zu den sehr internen Abteilungen.
Manfred Krammer: Zur Maschine, zum Legal Service, zu den Human Resources, also wir sind sozusagen
Manfred Krammer: die Schnittstelle für die User und die Experimente.
Tim Pritlove: Alright, dann schauen wir doch vielleicht nochmal kurz auf Ihre persönliche
Tim Pritlove: Geschichte. Wann hat es denn angefangen mit der Wissenschaft bei Ihnen?
Manfred Krammer: Ja, ich habe in Österreich auf der Technischen Universität Technische Physik
Manfred Krammer: studiert und bin relativ früh mit dem CERN in Berührung gekommen.
Manfred Krammer: Ein Professor von mir hat mich für ein Praktikum empfohlen, aus dem dann eine
Manfred Krammer: Diplomarbeit geworden ist.
Manfred Krammer: Das war Anfang oder Mitte der 80er Jahre.
Manfred Krammer: Nach kurzem Aufenthalt zurück in
Manfred Krammer: Wien bin ich dann für meine Dissertation ebenfalls an den CERN gekommen.
Manfred Krammer: Ja und damit war es um mich geschehen. Ich war sozusagen ein CERNOA und habe
Manfred Krammer: dann den Rest meines Forschungslebens nicht direkt am CERN verbracht,
Manfred Krammer: sondern bei einem Institut in Österreich, Institut für Hochenergiephysik,
Manfred Krammer: Aber ich habe immer für Experimente am CERN gearbeitet.
Manfred Krammer: Bin also sozusagen immer hin und her gebändelt, bis ich dann 2016 eingeladen
Manfred Krammer: wurde, die Leitung des Physikdepartements zu übernehmen.
Tim Pritlove: Schon eine große Ehre, oder?
Manfred Krammer: Ist eine große Ehre und eine sehr, sehr interessante, abwechslungsreiche Aufgabe.
Tim Pritlove: Kann ich mir vorstellen. Heute wollen wir ja so ein bisschen mal in Geschichte
Tim Pritlove: und Wesen der Organisation einsteigen und ich kann auch gleich verraten,
Tim Pritlove: das wird hier nicht die letzte Sendung sein, die ich vom CERN sende oder hier aufnehme,
Tim Pritlove: sondern es wird eine ganze Reihe von Gesprächen geben, die hier ins Detail gehen,
Tim Pritlove: insbesondere was die einzelnen Instrumente betrifft und wir wollen das halt
Tim Pritlove: dann entsprechend noch vertiefen.
Tim Pritlove: Das ist also jetzt in gewisser Hinsicht nur der Auftakt.
Tim Pritlove: Und ja, jetzt müssen wir mal so ein bisschen in die Geschichte auch der Wissenschaft zurückrudern,
Tim Pritlove: weil Kernforschung, klar, das war dann halt irgendwann mal ein Thema,
Tim Pritlove: aber gab ja auch mal eine Zeit, da wusste man noch gar nicht,
Tim Pritlove: dass es sowas gibt wie ein Kern.
Tim Pritlove: Also konkret geht es ja hier um den Atomkern, die Atomkernforschung und das
Tim Pritlove: ist ja sagen wir mal in dem Bereich auch wirklich der Ort für Grundlagenforschung.
Tim Pritlove: Also sehr viel mehr Grundlagenforschung glaube ich als hier geht nicht.
Tim Pritlove: Und wer sich vielleicht auch gewundert hat, warum ich das Thema überhaupt hier
Tim Pritlove: in einen Podcast reinwerfe, der eigentlich ganz klar mit Raumfahrt angefangen hat.
Tim Pritlove: Für mich ist so ein bisschen Zern Raumfahrt auf dem Boden, so wie Raumfahrt
Tim Pritlove: ja auch oft so ein bisschen Zern in Space ist. Also nicht alles ist deckungsgleich,
Tim Pritlove: aber sehr viel der Erkenntnislage wird ja im Weltall gewonnen.
Tim Pritlove: Aber vieles wird eben auch teilweise hier gewonnen und letzten Endes arbeiten
Tim Pritlove: beide Bereiche ja extrem an der Erforschung der Grundlagen.
Tim Pritlove: Aber wann entstand denn überhaupt in der Wissenschaft die Notwendigkeit diese
Tim Pritlove: Art von Forschung vorzunehmen?
Manfred Krammer: Ja, vielleicht sollte man, wenn man über die Geschichte des CERN spricht,
Manfred Krammer: auch die Motivation für die Gründung des CERN erwähnen.
Manfred Krammer: CERN wurde 1954 gegründet, also nächstes Jahr feiern wir 70 Jahre.
Manfred Krammer: Und eine der Hauptmotivationen für die Gründung war, den CERN als eine Art Integrationsprojekt
Manfred Krammer: für westeuropäische Wissenschaftler zu gründen, kurz nach dem furchtbaren Zweiten Weltkrieg.
Manfred Krammer: Da sah man darin eine Notwendigkeit. Der CERN war sozusagen eines der ersten
Manfred Krammer: Integrationsprojekte in Europa.
Manfred Krammer: Und als Forschungszweig hatte man, wie Sie schon erwähnt haben,
Manfred Krammer: Kernphysik ausgewählt.
Manfred Krammer: Und das war damals die Zeit, als man begonnen hat, kernphysikalische Untersuchungen
Manfred Krammer: mit Beschleunigern durchzuführen.
Manfred Krammer: Und daher wurde als erstes Gerät hier am CERN, aus heutiger Sicht ein relativ
Manfred Krammer: kleiner Beschleuniger, das Synchrozyklotron, gebaut.
Manfred Krammer: Das ist eine Maschine, die man heute als Museumsstück noch an dem Originalort besichtigen kann,
Manfred Krammer: passt in eine Halle, ist ein großer Magnet, in dem Protonen auf gewisse Energien beschleunigt werden
Manfred Krammer: und dann für kernphysikalische Untersuchungen zur Verfügung stehen.
Manfred Krammer: Und damit hat man damals exotische Teilchen untersucht.
Manfred Krammer: Diese hat man vorher in der kosmischen Strahlung gefunden. Die Erde wird ja
Manfred Krammer: andauernd von der kosmischen Strahlung bombardiert, die größtenteils aus Protonen besteht.
Manfred Krammer: Und diese Protonen erzeugen kernphysikalische Reaktionen in der Atmosphäre.
Manfred Krammer: Und bei Untersuchung dieser, was dann bis zur Erde herunterkommt,
Manfred Krammer: die langlebigen Teilchen, hat man Teilchen gefunden, die neu sind, die exotisch waren.
Manfred Krammer: Das ist zum Beispiel das Myon, ein schwerer Verwandter des Elektrons,
Manfred Krammer: beziehungsweise hat man dann Teilchen gefunden, die auch nicht in das damalige
Manfred Krammer: sehr einfache Schema gepasst haben.
Manfred Krammer: Aber natürlich, Untersuchungen der kosmischen Strahlung, das lässt sich sehr
Manfred Krammer: schwer planen. Und wie ich bereits gesagt habe, nur die langlebigen Teilchen,
Manfred Krammer: die bei diesen Reaktionen entstehen, kommen bis zur Erdoberfläche.
Manfred Krammer: Daher war der nächste Schritt, man macht das kontrolliert mit Hilfe von Beschleunigern.
Tim Pritlove: Aber gehen wir vielleicht nochmal ein bisschen zurück in der Wissenschaftsgeschichte,
Tim Pritlove: weil das Tor für diesen ganzen Forschungsbereich und überhaupt das Verständnis
Tim Pritlove: dieser Welten und das Bedürfnis das zu untersuchen begann ja im Prinzip erst so grob Anfang des 20.
Tim Pritlove: Jahrhunderts. So als die großen Revolutionen angestoßen wurden in beide Richtungen,
Tim Pritlove: Relativitätstheorie von Einstein, aber eben dann vor allem auch die ganzen Erkenntnisse
Tim Pritlove: rund um die Quantenmechanik und dieses Bemühen der Wissenschaft überhaupt erstmal
Tim Pritlove: sozusagen zu verstehen, wie man so schön sagt, was die Welt im Innersten zusammenhält.
Tim Pritlove: Noch mal Goethe zitiert zu haben und das musste sich ja dann auch erst mal finden
Tim Pritlove: und auch dieses Konzept von Strahlung,
Tim Pritlove: Radioaktivität, also wann hat sich denn überhaupt das wissenschaftliche Bild
Tim Pritlove: soweit geformt, dass man wusste womit man es zu tun hat?
Manfred Krammer: Ich habe gar nicht so sicher mit den Experimenten von Rutherford,
Manfred Krammer: Alpha-Strahlung auf Goldfolien.
Manfred Krammer: Da hat man zum ersten Mal gesehen, dass es so etwas wie einen Kern geben muss,
Manfred Krammer: dass die Materie durchlässig ist, aber aus Korpuskeln, aus Kernen besteht.
Manfred Krammer: Ich würde sagen, das war der Beginn des Verständnisses, des Aufbaus der Materie.
Manfred Krammer: Vorher hat man wahrscheinlich einen schwammigen Begriff von Materie gehabt,
Manfred Krammer: aber zu dem Zeitpunkt hat man dann begonnen, Teilchen zu identifizieren.
Manfred Krammer: Kerne und das erste Elementarteilchen und ein Elementarteilchen,
Manfred Krammer: um das vielleicht zu erklären, ist ein Teilchen, das sich nicht weiter unterteilen
Manfred Krammer: lässt, sozusagen mit unserem Wissen heute punktförmig ist.
Manfred Krammer: Und das erste dieser Elementarteilchen war das Elektron, das man entdeckt hat
Manfred Krammer: vor etwas mehr als 100 Jahren.
Tim Pritlove: Und bis dahin gingen wir ja davon aus, dass das Atom das schon vielleicht sei,
Tim Pritlove: weil das ja eigentlich der historische Name ist, der Unteralpakan.
Manfred Krammer: Damals oder schon noch einige Jahre vorher glaubte man das Atom ist der kleinste
Manfred Krammer: mögliche Baustein der Materie.
Tim Pritlove: Aber war halt nicht so. Genau und dann ist halt daraus sozusagen die Erkenntnis
Tim Pritlove: darüber langsam geworden, dass es eben Teilchen gibt, aber ich glaube man hat
Tim Pritlove: am Anfang auch nicht im Ansatz damit gerechnet so viele unterschiedliche zu finden.
Manfred Krammer: Man hat am Anfang ein paar Teilchen gefunden, man hat einen Kern gefunden,
Manfred Krammer: hat festgestellt, der Kern besteht noch aus Protonen und Neutronen,
Manfred Krammer: man hat das Elektron gehabt und eigentlich hätte das auch ausgereicht und reicht
Manfred Krammer: auch aus, um das Biodensystem der Elemente zu erklären.
Manfred Krammer: Und dann kam, was ich vorher vielleicht schon erwähnt habe, Untersuchungen,
Manfred Krammer: dass der kosmischen Strahlung als plötzlich ein Teilchen auftauchte,
Manfred Krammer: das Myon, das ähnliche Eigenschaften hat wie das Elektron, nur viel schwerer
Manfred Krammer: war. Das hat gar nicht reingepasst.
Tim Pritlove: Aber wie konnte man denn das, also was hat sich denn da technisch bereits entwickelt,
Tim Pritlove: dass man das überhaupt messen konnte?
Manfred Krammer: Es wurden die ersten Detektoren entwickelt, die solche Teilchenspuren nachweisen konnten.
Manfred Krammer: Es gab damals die ersten Detektoren, die nicht nur nachweisen konnten,
Manfred Krammer: dass es Strahlung gibt, sondern auch verschiedene Größen dieser Teilchen messen konnte,
Manfred Krammer: wie Ablenkungen in einem Magnetfeld, Spuren und daraus konnte man dann schließen,
Manfred Krammer: dass es sich um ein anderes Teilchen handelt als das Elektron.
Tim Pritlove: Und dann gab's ja dann diesen Pfad dahin, dass man irgendwie gesagt hat,
Tim Pritlove: ich weiß nicht so ganz genau, wie so die Abfolge war, aber ein Teilchen kommt
Tim Pritlove: dazu, das Myon kommt dazu, also irgendwann bestand ja sozusagen dieser Bedarf
Tim Pritlove: mit, okay wir müssen das Feld neu sortieren.
Tim Pritlove: Wir müssen hier in irgendeiner Form ein neues Konzept finden.
Tim Pritlove: Man kam so vom Atom, das dann auf einmal aus Teilen bestand und jetzt muss ja
Tim Pritlove: quasi die Formel wieder neu aufgestellt werden.
Manfred Krammer: Ja, die Physik und im Speziellen natürlich, was wir jetzt Teilchenphysik nennen,
Manfred Krammer: ist ein Wechselspiel zwischen Theorie und Experiment.
Manfred Krammer: Die Experimentatoren messen etwas, finden etwas Neues, messen eine Abweichung
Manfred Krammer: und dann gibt es Theoretiker, die das versuchen zu erklären,
Manfred Krammer: die daraus ein Modell basteln, um das zu erklären.
Manfred Krammer: Umgekehrt kann es natürlich auch sein, dass Theoretiker ein Modell aufstellen
Manfred Krammer: und dann etwas vorhersagen, nachdem die Experimentatoren suchen und es entweder
Manfred Krammer: beweisen oder falsifizieren.
Manfred Krammer: Also es ist ein Ping-Pong-Spiel zwischen Experimenten und Theoretikern und dieses
Manfred Krammer: Ping-Pong-Spiel hat langsam zur Entwicklung eines Modells, einer Theorie geführt,
Manfred Krammer: die wir jetzt das Standardmodell der Teilchenphysiker nennen.
Manfred Krammer: Begonnen hat es natürlich sehr einfach.
Manfred Krammer: Ein paar einfachen Teilchen und Theorien, die das erklären konnten.
Manfred Krammer: Dann fand man etwas, was da nicht hineinpasst.
Manfred Krammer: Dann haben wieder ein paar sehr clevere Theoretiker ein anderes Modell vorgeschlagen,
Manfred Krammer: das aber auch Vorhersagen gemacht hat. Und da sind wir dann schon in der Zeit
Manfred Krammer: des Zern und der Teilchenphysik mit Beschleunigern.
Manfred Krammer: Denn diese Vorhersagen konnten dann zum ersten Mal einen Beschleuniger überprüft werden.
Manfred Krammer: Zum Beispiel mit dem Synchrozyklotron am CERN konnte eine gewisse Theorie zur
Manfred Krammer: Fall von Pionen das erste Mal gemessen werden und somit ein Teil,
Manfred Krammer: was wir jetzt das Standardmodell nennen, bewiesen werden.
Tim Pritlove: Ich würde gerne mal diesen Gedankengang versuchen nachzuvollziehen,
Tim Pritlove: warum man jetzt sozusagen auf Beschleunigung kam.
Tim Pritlove: Also man versucht ja zu beobachten. Man hat jetzt durch verschiedene Experimente,
Tim Pritlove: wie das erwähnte Rutherford Experiment, also erstmal rausgefunden,
Tim Pritlove: okay da strahlt was und so wie wir das beobachten, passt das mit unserer bisherigen
Tim Pritlove: Theorie nicht mehr zusammen. Es muss sozusagen Teilchen geben.
Tim Pritlove: Was ist denn dann sozusagen die Entwicklungskette da in der in der Theorie und
Tim Pritlove: in der Praxis und in der Technik gewesen zu sagen wir müssen jetzt irgendwas
Tim Pritlove: beschleunigen um hier näher an die Wahrheit zu kommen?
Manfred Krammer: Die Beschleuniger brauchen wir.
Manfred Krammer: Teilchen zu erzeugen, die eine höhere Masse haben.
Manfred Krammer: Je stärker die Energie ist, die wir im Beschleuniger erzeugen können,
Manfred Krammer: umso schwerere, massereichere Teilchen können wir erzeugen. E ist gleich im
Manfred Krammer: c², die berühmte Formel.
Manfred Krammer: Und als offensichtlich war, dass es schwerere Teilchen geben muss,
Manfred Krammer: hat man begonnen, immer größere Beschleuniger zu bauen. Und tatsächlich mit
Manfred Krammer: jedem neuen Beschleuniger, der ein neues Energiespektrum eröffnet hat,
Manfred Krammer: hat man wirklich was Neues gefunden.
Manfred Krammer: Das ging sehr lange so.
Tim Pritlove: Aber warum muss die Masse, also wie geht der Gedankenschluss zu diesem Ansatz?
Manfred Krammer: Ich habe das schon erwähnt, dass sich wie ein Elektron erhält,
Manfred Krammer: nur eine größere Masse hat.
Manfred Krammer: Ähnliche Teilchen hat man bei
Manfred Krammer: den Hadronen gefunden, also Teilchen die aus Quarks zusammengesetzt sind.
Tim Pritlove: Also das was den Atomkern ausmacht.
Manfred Krammer: Kern auch ausmacht. Das sind Atomkern, besteht aus Neutronen und Protonen, das sind Hadronen.
Manfred Krammer: Dann kennen wir aber auch sogenannte Mesonen, die bestehen ebenfalls aus Quarks,
Manfred Krammer: aus zwei Quarks und davon gibt es auch eine ganze Reihe.
Manfred Krammer: Das erste Teilchen, das man kennengelernt hat, war das sogenannte Pion und dann
Manfred Krammer: hat man ein Teilchen gefunden, das Kaon, das sich wiederum ähnlich verhalten
Manfred Krammer: hat als das Bion, aber schwerer war, wie wir jetzt wissen, weil es ein schwereres Quark enthält.
Manfred Krammer: Und um diese von Bionen auf Kaonen, um das immer weiter zu untersuchen,
Manfred Krammer: hat ein Beschleuniger mit immer höheren Energien gebraucht.
Tim Pritlove: Also was macht das Prinzip der Beschleunigung? Wie kam man überhaupt darauf,
Tim Pritlove: dass man einen Beschleuniger braucht?
Tim Pritlove: Das so ein bisschen versuche ich gerade herauszufinden.
Manfred Krammer: In der Analogie, ich denke jetzt, das ist natürlich lang vor meiner Zeit gewesen,
Manfred Krammer: ich denke natürlich in der Analogie zur kosmischen Strahlung.
Manfred Krammer: Wir wissen ja, kosmische Strahlung hat sehr hohe Energie, wusste man damals sicher auch.
Manfred Krammer: Die kosmische Strahlung trifft auf die Atome, Atomkerne der Gashülle und wenn
Manfred Krammer: man das nachvollziehen möchte im Labor braucht man natürlich Beschleuniger,
Manfred Krammer: um Protonen auf höhere Energie zu bringen, um dieses Phänomen der kosmischen
Manfred Krammer: Strahlung nachvollziehen zu können unter kontrollierten Bedingungen.
Tim Pritlove: Das gibt mir auch die Gelegenheit auf eine andere Sendung zu verweisen,
Tim Pritlove: die ein bisschen mit diesem Thema zusammenhängt, Raumzeit 104.
Tim Pritlove: Da geht es um das Cherenkov Teleskop Array, was ja auch die kosmische Strahlung
Tim Pritlove: versucht zu analysieren und dabei eben konkret diesen Effekt,
Tim Pritlove: diese Cherenkov Strahlung auswertet, während die kosmische Strahlung auf die
Tim Pritlove: Atmosphäre der Welt, der Erde auftaucht und dort halt Lichtspuren hinterlässt,
Tim Pritlove: die in diesem Fall von diesem Array gemessen werden.
Tim Pritlove: Und das ist im Prinzip das, was man im Beschleuniger versucht nachzubauen.
Tim Pritlove: Hier liegt die Masse zwar rum, aber sie ist halt nicht schnell und wenn man
Tim Pritlove: sie irgendwie beschleunigen will, muss man sie halt irgendwie auf Trab bringen.
Tim Pritlove: Das heißt, das sind wir jetzt sozusagen in der Zeit kurz vor CERN.
Tim Pritlove: Das war sozusagen die Erkenntnis.
Tim Pritlove: Es wurden erste Beschleuniger-Systeme gebaut in einem sehr überschaubaren Raum
Tim Pritlove: und man hat einfach gesehen,
Tim Pritlove: okay, jetzt haben wir hier schon eine ganze Halle voll gebaut oder wie groß
Tim Pritlove: die ersten Beschleuniger auch immer gewesen seien, mögen wir brauchen das jetzt mal in größer.
Manfred Krammer: Ja der erste Beschleuniger wie ich schon gesagt habe passt noch in eine Halle.
Manfred Krammer: Parallel dazu wurde aber auch der nächste Beschleuniger schon geplant und mit
Manfred Krammer: dem Bau begonnen. Das ist das Proton Synchrotron.
Manfred Krammer: Das hat immerhin schon einen Umfang von fast 800 Meter und damit hat man jetzt
Manfred Krammer: dann natürlich deutlich höhere Energien erreicht und konnte damit Teilchen studieren,
Manfred Krammer: die noch höhere Massen haben.
Manfred Krammer: Das Prinzip war damals das sogenannte Fixed-Target-Experiment-Prinzip.
Manfred Krammer: Man hat hauptsächlich Protonen in diesen Beschleunigern auf hohe Energien gebracht
Manfred Krammer: und diese dann auf ein Target geschossen.
Manfred Krammer: Das Target ist ein Materieblock, das kann Blei sein,
Manfred Krammer: Eisen sein, aber auch Wasserstoff, Gas und hat dann untersucht,
Manfred Krammer: welche Wechselwirkungen, welche Reaktionen diese hochenergetischen Protonen
Manfred Krammer: in dem Target verursachen.
Manfred Krammer: Indem man nach dem Target die Detektoren aufgebaut hat. dann konnte man die
Manfred Krammer: Teilchen untersuchen, die bei den Reaktionen entstehen.
Manfred Krammer: Und das BS, das ebenfalls Ende der 50er Jahre gebaut wurde, ist noch immer im Betrieb.
Manfred Krammer: Es ist ein Vorbeschleuniger jetzt vom großen LHC, zu dem wir sicher noch sprechen kommen.
Manfred Krammer: Also diese Maschine ist nach einigen Verbesserungen aber immer noch im Betrieb.
Tim Pritlove: Dann münden wir doch mal sozusagen in die konkrete Entstehungsgeschichte ein.
Tim Pritlove: Also die Wissenschaft hat sozusagen erstmal festgestellt, gut,
Tim Pritlove: Kernforschung ist wichtig, weil das ist etwas, was uns überhaupt erstmal die
Tim Pritlove: Grundlagen bringt, Physik überhaupt zu verstehen und die offenen Fragen zu beantworten.
Tim Pritlove: Und mit den Grundlagen, die so in den 30er Jahren gelegt wurden,
Tim Pritlove: theoretischer Natur und dann praktischer Natur, kann man dann eben schnell auf
Tim Pritlove: diesen Punkt so beschleunigen, sind ein wenig der Schlüssel zur Erkenntnis.
Tim Pritlove: Das würde ich mal so festhalten.
Tim Pritlove: Also es ist jetzt nicht nur so irgendeine Technologie,
Tim Pritlove: sondern es ist schon so eine richtige Schlüsseltechnologie, die wirklich dazu
Tim Pritlove: beitragen kann, diesen Teilchen zu überhaupt erstmal zu kartieren und dann eben
Tim Pritlove: auch daraus Schlüsse zu ziehen, was gehört jetzt hier eigentlich zu was,
Tim Pritlove: was hat worauf einen Einfluss, was besteht aus was.
Tim Pritlove: Also Beschleuniger sind nicht irgendwas, sondern Beschleuniger sind sozusagen essentiell.
Tim Pritlove: Und das ist dann das, was letzten Endes, gerade eben nach dem Krieg,
Tim Pritlove: sozusagen das verbindende Element war,
Tim Pritlove: wo man gesagt hat, okay es ist jetzt Zeit für ein wirklich großes wissenschaftliches
Tim Pritlove: Gesamtexperiment und einen neuen Standort und dann eben in dem Zuge vielleicht
Tim Pritlove: auch noch so ein Friedensprojekt,
Tim Pritlove: um an dieser Stelle die Grundlage zu schaffen für die weitere wissenschaftliche Forschung.
Tim Pritlove: Kann man das so stehen lassen? Ja, ja.
Tim Pritlove: Dann sind wir jetzt sozusagen in den 50er Jahren. Womit fing es denn hier an?
Manfred Krammer: Deswegen, wie ich schon gesagt habe, mit dem ersten kleineren Beschleuniger
Manfred Krammer: an, mit den ersten kernphysikalischen Experimenten.
Manfred Krammer: Wie gesagt, den Begriff Hochenergiephysik, Teilchenphysik, hat es damals sicherlich noch nicht gegeben.
Manfred Krammer: Dann die nächste Maschine, um zu höheren Energien zu kommen,
Manfred Krammer: war der Proton-Synchrotron.
Manfred Krammer: Damit konnten dann Teilchen erzeugt werden, die deutlich höhere Energien haben.
Manfred Krammer: Die wurden in der Zwischenzeit bei anderen Forschungseinrichtungen entdeckt,
Manfred Krammer: wie zum Beispiel das Chum-Teilchen in Amerika, Reaktionen, wo diese Teilchen
Manfred Krammer: mit ins Spiel kommen konnten, dann am CERN ebenfalls untersucht werden.
Manfred Krammer: Die Erkenntnis kam dann im Wechselspiel, wie ich bereits gesagt habe,
Manfred Krammer: mit der Theorie, dass es noch schwerere Teilchen geben musste.
Manfred Krammer: Dann schon langsam die Erkenntnis gekommen, dass man zur Erklärung der Phänomene,
Manfred Krammer: die wir sehen, es mehr als diese drei, vier damals bekannten Quarks,
Manfred Krammer: wir reden jetzt hauptsächlich von Quarks, geben muss.
Manfred Krammer: Und daher hat man dann begonnen, einen noch größeren Beschleuniger am CERN zu
Manfred Krammer: bauen. Jetzt sind wir am Anfang der 70er Jahre. Das ist das sogenannte SPS.
Manfred Krammer: Das war dann immerhin immerhin bereits ein Beschleuniger mit ungefähr 7 km Umfang,
Manfred Krammer: der wiederum noch immer benützt wird als Vorbeschleuniger für den LHC.
Tim Pritlove: Jetzt muss ich nochmal ein bisschen auf die Technik als solche zu sprechen kommen,
Tim Pritlove: damit auch alle das nachvollziehen können. Bei so Beschleuniger hört man halt
Tim Pritlove: immer so, okay, alles klar, wir beschleunigen jetzt hier so die Teilchen.
Tim Pritlove: Das macht man ja nicht eben so mit Haushaltsgerät.
Tim Pritlove: Man nimmt also irgendein Atom oder ein Teil davon und will den jetzt sozusagen
Tim Pritlove: auf die Reise schicken. Man will hohe Geschwindigkeiten erzeugen.
Tim Pritlove: Jetzt nimmt man ja nicht eine Zwille, sondern man muss ja in irgendeiner Form
Tim Pritlove: sowas leiten und es handelt sich ja immer um etwas extrem kleines.
Tim Pritlove: Was sind also sozusagen die Grundkomponenten, die man braucht,
Tim Pritlove: um diese Beschleunigung überhaupt zu erreichen?
Manfred Krammer: Ja zum einen muss ich das widersprechen, man macht es auch mit Haushaltsgeräten.
Manfred Krammer: Tatsächlich. zumindestens die Zuhörer, die noch einen Röhrenfernseher zu Hause
Manfred Krammer: haben, das ist ein einfacher Beschleuniger.
Manfred Krammer: Die Elektronen werden in der Röhre beschleunigt und treffen dann den Schirm
Manfred Krammer: und erzeugen den Lichtblitz. Ein einfacher Beschleuniger.
Manfred Krammer: Durch Anlegen eines elektrischen Feldes werden Elektronen beschleunigt.
Manfred Krammer: Das ist das Grundprinzip eigentlich, nachdem auch die großen Beschleuniger funktionieren.
Manfred Krammer: Auch hier erzeugen wir ein elektrostatisches Feld.
Manfred Krammer: Und in diesem Feld, bei Durchlaufen des Feldes, werden die geladenen Teilchen,
Manfred Krammer: egal ob es jetzt Elektronen oder Protonen sind, beschleunigt.
Manfred Krammer: So, das ist das einfache Prinzip eines Linearbeschleunigers.
Manfred Krammer: Jetzt, Linearbeschleuniger hat natürlich das Problem, dass man die Teilchen,
Manfred Krammer: dass er sehr lang werden kann.
Manfred Krammer: Und daher ist man übergegangen, Kreisbeschleuniger zu bauen.
Manfred Krammer: Und um geladene Teilchen auf einem Kreis zu halten, braucht man Magneten.
Manfred Krammer: Ein geladenes Teilchen, das fliegt, beschleunigt wird, würde nur geradeaus fliegen.
Manfred Krammer: Jetzt brauche ich einen Magneten, um die Teilchen auf eine Kreisbahn zu zwingen.
Manfred Krammer: Und dann kann ich die Teilchen durch dieses elektrostatische Feld bei jeder
Manfred Krammer: Umdrehung durchschicken.
Manfred Krammer: Ich habe also eine Beschleunigungsstrecke und die Teilchen fliegen da zigmal
Manfred Krammer: in der Sekunde durch und werden zu immer höheren Energien beschleunigt.
Manfred Krammer: Das ist der Prinzip eines Kreisbeschleunigens. Also ich brauche ein elektrostatisches
Manfred Krammer: Feld und Magneten, die die Teilchen auf einer Kreisbahn halten.
Manfred Krammer: Die Energie ist jetzt beschränkt durch die Energie, die ich zuführen kann durch
Manfred Krammer: das elektrostatische Feld, aber auch durch die Abstrahlung, die Teilchen produzieren,
Manfred Krammer: wenn sie auf einer Kreisbahn fliegen.
Manfred Krammer: Ein Teilchen, das in eine Kreisbahn gezwungen wird, strahlt Energie ab,
Manfred Krammer: die ich wieder zuführen muss.
Manfred Krammer: Das kann ich jetzt insofern umgehen, als ich immer mehr Energie zuführe oder
Manfred Krammer: den Ring größer machen, damit weniger abgestrahlt wird.
Manfred Krammer: Das ist das Wechselspiel zwischen Größe eines Beschleunigers,
Manfred Krammer: elektrostatisches Feld und dann auch Magnetfeld.
Manfred Krammer: Das ist der Grund, warum, wenn ich zu höheren Beschleunigern komme,
Manfred Krammer: möchte ich zu höheren Energien kommen, weil ich immer größere Ringe brauche.
Tim Pritlove: Also ein klassisches Bigger is better Ding.
Tim Pritlove: Wenn ich jetzt das Magnetfeld brauche, um das Teilchen erstmal so in die Bahn
Tim Pritlove: zu zwingen, was macht das Teilchen schneller? Also was sorgt für die eigentliche Beschleunigung?
Manfred Krammer: Die Teilchen müssen ein Spannungspotential durchlaufen.
Manfred Krammer: In dem Spannungspotential werden sie dann beschleunigt. Also ich lege an der
Manfred Krammer: Batterie einen Volt an, wenn ein Teilchen durchfliegt, gewinnt es die Energie von einem Elektrovolt.
Manfred Krammer: Jetzt deswegen ist es natürlich sehr wenig, wir wollen ja auf Gigaelektronen,
Manfred Krammer: Voltärelektronen kommen. Und da gibt es das Prinzip der Kavitäten.
Manfred Krammer: In Kavitäten entstehen stehende Wellen, die ein elektrostatisches Feld erzeugen,
Manfred Krammer: das die Teilchen beschleunigt.
Manfred Krammer: Diese Gravitäten wurden auch so um die 50er, 60er Jahre entwickelt.
Manfred Krammer: Natürlich werden jetzt immer besser, immer effizienter, werden superleitend.
Manfred Krammer: Und das sind die Beschleunigerstrecken, die es zum Beispiel in LHC an einer
Manfred Krammer: Stelle entlang des Ringes gibt.
Manfred Krammer: Und die Protonen jedes Mal, wenn sie bei dieser Stelle vorbeikommen,
Manfred Krammer: bekommen sie Energieschub.
Tim Pritlove: Das sind diese Hohlraumresonatoren.
Tim Pritlove: Okay, also über Resonanzen werden die Emel beschleunigt.
Manfred Krammer: Genau, beschleunigt und damit Energie zugeführt. Wir führen ja Energie zu.
Tim Pritlove: Das ist sozusagen die Technologie, die dann am CERN wirklich primär nach vorne gebracht wurde.
Tim Pritlove: Und wann haben sich denn das erste Mal dann auch konkrete Erkenntnisse daraus,
Tim Pritlove: aus dieser Arbeit ableiten lassen?
Manfred Krammer: Ja, vielleicht der erste Meilenstein, wenn man so will, oder die erste große
Manfred Krammer: Entdeckung am CERN war die Entdeckung der neutralen Ströme.
Manfred Krammer: Wir haben hier auf der einen Seite die Quarks und Leptonen, also die Teilchen,
Manfred Krammer: die Materieteilchen, aber diese Teilchen müssen ja miteinander interagieren,
Manfred Krammer: sonst wäre das Universum sehr einfach und fad sozusagen.
Manfred Krammer: Und da kennen wir vier Grundkräfte, elektromagnetische Kraft,
Manfred Krammer: schwache Kernkraft, starke Kernkraft und die Gravitation.
Manfred Krammer: Und bei der schwachen Kernkraft war nicht klar oder war nicht sicher,
Manfred Krammer: ob es auch einen sogenannten neutralen Strom gibt, also eine Wechselwirkung,
Manfred Krammer: bei der keine Ladung ausgetauscht wird.
Manfred Krammer: Und der Nachweis für diesen neutralen Ströme wurde hier am CERN mit Hilfe des
Manfred Krammer: PS-Beschleunigers in einer sogenannten Blasenkammer erbracht.
Manfred Krammer: Das war der erste, würde ich sagen, große Entdeckung am CERN.
Manfred Krammer: War eigentlich nur der Anfang für ein wirklich besseres Verständnis dieser schwachen Wechselwirkung.
Manfred Krammer: Der Beweis, dass es einen neutralen Strom gibt, fordert auch,
Manfred Krammer: dass es ein Austauschteilchen gibt für diesen neutralen Strom.
Manfred Krammer: Das nennen wir jetzt das Z-Boson.
Manfred Krammer: Und genau dieses Z-Boson wurde dann ungefähr 20 Jahre, 15 Jahre später,
Manfred Krammer: hier am CERN ebenfalls entdeckt.
Manfred Krammer: Mit dem nächsten Beschleuniger.
Tim Pritlove: Um es gleich mal, um ein paar Leute noch mitzunehmen, weil man kommt ja hier
Tim Pritlove: schnell ins Schlingern in dieser ganzen Begriffswelt.
Tim Pritlove: Also Quarks, Leptonen, grob gesagt Quarks so ein bisschen das was so die Grundlage
Tim Pritlove: für die Atomkerne darstellt, Leptonen ist quasi mehr so die Elektronenwelt,
Tim Pritlove: beides zusammen macht ja so die Atome aus.
Tim Pritlove: Und die vier Kräfte sind ja, ich frage ab und zu mal so Leute nach den vier
Tim Pritlove: Grundkräften und es ist gar nicht so, wie soll ich sagen, also Gravitation hat
Tim Pritlove: jeder schon mal gehört, beim Rest gibt's unterschiedliche Antworten.
Tim Pritlove: Schwache Kernkraft ist halt so ein bisschen die Treibkraft hinter der Radioaktivität,
Tim Pritlove: das was irgendwie sozusagen auch in der Lage ist so die Atome wieder zu zersetzen,
Tim Pritlove: die ja ansonsten sehr stabil sind.
Tim Pritlove: Die starke Kernkraft hält alles zusammen und die elektromagnetische Kraft ist
Tim Pritlove: ja sagen wir mal die bekannteste, das ist so das was uns hier irgendwie ermöglicht
Tim Pritlove: am Tisch zu sitzen und nicht in tausend Strahlen zu zerfließen. Das.
Tim Pritlove: Heißt...
Tim Pritlove: Diese erste Erkenntnis war vor allem erstmal eine Erforschung dieser schwachen Kraft,
Tim Pritlove: primär, die einem viele Rätsel aufgegeben hat und überhaupt die Radioaktivität
Tim Pritlove: auch so ein bisschen am Anfang der ganzen Idee des Teilchen Zoos auch stand.
Tim Pritlove: Was hat dann diese Erkenntnis der neutralen Ströme klar gemacht?
Tim Pritlove: Also war das sozusagen eine Erfüllung einer lang gepflegten Theorie und wo man
Tim Pritlove: sich schon immer gedacht hat, das müsste so sein oder war das dann so revolutionär
Tim Pritlove: mit so oh hoppala ist ja ganz anders als wir gedacht haben?
Manfred Krammer: Nein, parallel dazu wurde eine Theorie entwickelt, die sowohl die elektromagnetische
Manfred Krammer: Kraft als auch die schwache Kraft als die Erscheinung einer einzelnen Urkraft erklärt.
Manfred Krammer: Also sozusagen die beiden Kräfte in einem mathematischen Konzept,
Manfred Krammer: in einer mathematischen Theorie, die wir jetzt die elektroschwache Theorie nennen, zusammenfasst.
Manfred Krammer: Und in dieser Theorie braucht man eben diese neutralen Ströme.
Manfred Krammer: In dieser Theorie gibt es drei Austauschteilchen.
Manfred Krammer: Wir stellen uns ja die Wechselwirkung der Kräfte so vor, indem sie Teilchen austauschen.
Manfred Krammer: Das bekannteste Teilchen, sicher für jeden Hörer bekannt, ist das Photon.
Manfred Krammer: Es tauscht die elektromagnetische Kraft aus. Für die schwache Kraft gibt es
Manfred Krammer: jetzt die W- und die Z-Bosonen.
Manfred Krammer: Also zusammen brauchen wir drei
Manfred Krammer: dieser Austauschteilchen, um die elektroschwache Kraft zu beschreiben.
Tim Pritlove: Damit sie überhaupt miteinander interagieren kann und nicht vollständig separat voneinander agiert.
Manfred Krammer: Genau.
Tim Pritlove: Ja das ist sozusagen die Suche nach den Bosonen.
Tim Pritlove: Also diese, genau, Photon ist glaube ich sehr bekannt, weil ich meine das macht
Tim Pritlove: das Licht, deswegen auch der Name.
Tim Pritlove: Aber das Licht halt letzten Endes ja auch nur Elektromagnetismus ist,
Tim Pritlove: ist glaube ich mittlerweile allgemein bekannt.
Tim Pritlove: Und die anderen wechselwirkenden Teilchen,
Tim Pritlove: also die, die sozusagen, kann man das sagen, so Quarks und Leptonen ist mehr
Tim Pritlove: so das Ist und die Wechselwirkungen, also die Bosonen, die sind mehr so das,
Tim Pritlove: was wird und sich ändert.
Manfred Krammer: Mit einem leichten philosophischen Touch kann man das vielleicht so sehen.
Manfred Krammer: Wir nennen es auf der einen Seite sind es die Materie Teilchen,
Manfred Krammer: also das was sie als ist bezeichnen und das andere ist die Wechselwirkung zwischen
Manfred Krammer: den Teilchen, ebenfalls ausgetauscht durch diese Posonen, das sind ebenfalls Teilchen.
Tim Pritlove: So das heißt mit dieser Entdeckung wurde erstmal klar,
Tim Pritlove: es gibt überhaupt erstmal eine unmittelbare Beziehung zwischen diesen beiden Kräften,
Tim Pritlove: von denen man weiß, dass es sie gibt, die man messen konnte, beschreiben konnte,
Tim Pritlove: für die die Theorie auch da war, die Beobachtungen gepasst haben,
Tim Pritlove: nur ob sie komplett separat voneinander existieren oder dann doch irgendwas
Tim Pritlove: miteinander zu tun haben, das war dann sozusagen diese Entdeckung, die dann,
Tim Pritlove: Haben Sie es gesagt, ein neutraler Strom, der keinen Ladungsaustausch vornimmt.
Tim Pritlove: Wie muss man sich das vorstellen?
Manfred Krammer: Also nachgewiesen wurde es, indem durch das Proton-Synchrotron am CERN wurden Neutrinos erzeugt.
Manfred Krammer: Das sind Leptonen, gehören zur Klasse der Elektronenmyonen und so weiter.
Manfred Krammer: Sie haben die Eigenschaft, dass sie keine Ladung haben, extrem leicht sind.
Manfred Krammer: Wir wissen gar nicht wie leicht.
Manfred Krammer: Wir haben noch keine Messung, praktisch durch alle Materie durchgehen,
Manfred Krammer: denn sie wechseln wirkend nur schwach.
Manfred Krammer: Und mit einem solchen Neutrinostrahl, Myon-Neutrinostrahl, den man hier erzeugt
Manfred Krammer: hat, das hat man dann auf ein Target geschossen, in einer Blasenkammer,
Manfred Krammer: und hat dort Wechselwirkungen mit den dort vorhandenen Elektronen gesehen.
Manfred Krammer: Und zwar so, dass sich die Elektronen nicht umgewandelt haben,
Manfred Krammer: sondern einfach gestreut wurden.
Manfred Krammer: Also es war eine Wechselwirkung, ein Myon Neutrino geht rein,
Manfred Krammer: trifft ein Elektron und man sieht ein Myon Neutrino auf der anderen Seite rauskommen,
Manfred Krammer: ebenfalls mit einem Elektron. Also kein Austausch von Ladung.
Manfred Krammer: Vermittelt durch die sogenannten Z-Bosonen. Aber der Beweis,
Manfred Krammer: dass diese Theorie stimmt, ist erst erfolgt durch die Entdeckung dieser Z-Bosonen, 1983 am SPS.
Tim Pritlove: Was heißt das jetzt, dass man die entdeckt? Also man baut jetzt seinen Beschleunigerring,
Tim Pritlove: man schafft es halt, Teilchen auf hohe Energien hochzufahren,
Tim Pritlove: in dem der Ring schön groß ist, die Magnetfelder entsprechend stark sind und
Tim Pritlove: die Hohlraumresonatoren ihrer Arbeit leisten.
Tim Pritlove: Das Teilchen fliegt, hat sehr viel Energie, aber wie kann ich jetzt sozusagen
Tim Pritlove: diese Erkenntnis aus dieser Beschleunigung herausziehen?
Manfred Krammer: Man bringt die Teilchen zu einer Wechselwirkung. Also man schießt,
Manfred Krammer: wie ich schon gesagt habe, die Protonen zum Beispiel auf ein Target und dann
Manfred Krammer: untersucht man, was rauskommt.
Manfred Krammer: Man misst alle Teilchen, die bei der Reaktion entstehen.
Manfred Krammer: Man misst, in welchem Winkel sie entstehen, man wisst, welche Teilchenart,
Manfred Krammer: mit welchem Impuls sie entstehen, wie häufig gewisse Reaktionen stattfinden,
Manfred Krammer: weil nicht jede Reaktion ist gleich.
Manfred Krammer: Und das vergleicht man dann mit der Theorie, vergleicht man mit den theoretischen
Manfred Krammer: Vorhersagen. Und im besten Fall stimmt das natürlich überein.
Tim Pritlove: Wie viel Prozent sind denn hier Theoretiker und wie viel Prozent sind denn hier
Tim Pritlove: so die Experimentalphysiker.
Tim Pritlove: Weil das ist ja immer so der Witz bei den Physikern, dass so die Theoretiker
Tim Pritlove: und die Experimentalphysiker so ein bisschen separate Türme sind,
Tim Pritlove: die auf unterschiedlichen Inseln wohnen.
Tim Pritlove: Aber hier kommt dann wirklich alles zusammen.
Manfred Krammer: Ja, wobei der CERN ein experimentelles Labor ist,
Manfred Krammer: also ich leite ja das Department für experimentelle Physik, ich habe knapp tausend
Manfred Krammer: Leute in meinem Department, während die Theoriegruppe ist ungefähr einen Faktor 10 kleiner.
Tim Pritlove: Aber es gibt sie.
Manfred Krammer: Es gibt sie natürlich, ist sehr wichtig und diese Theoriegruppe arbeitet natürlich
Manfred Krammer: mit den vielen tausenden Theoretikern auf der ganzen Welt zusammen.
Manfred Krammer: Also ich traue mir jetzt keine Aussage treffen, ob es mehr Theoretiker oder
Manfred Krammer: Experimentalphysiker gibt. Ich glaube es gibt mehr Experimentalphysiker,
Manfred Krammer: aber im Großen und Ganzen hätte sich das schon sehr die Waage.
Tim Pritlove: Aber die gehen auch gemeinsam Mittagessen. Die vertragen sich schon.
Manfred Krammer: Ja, natürlich. Wir arbeiten ja zusammen. Wir versuchen ja gemeinsam die Rätsel
Manfred Krammer: der Natur zu entziffern. Für Theoretiker macht es keinen Sinn eine Theorie zu
Manfred Krammer: entwickeln, die keiner überprüfen kann.
Manfred Krammer: Und für uns Experimentalphysiker macht das ja auch keinen Sinn,
Manfred Krammer: etwas zu messen, wenn wir keinen Anhaltspunkt haben, was soll jetzt eigentlich
Manfred Krammer: herauskommen laut Theorie. Das heißt wir brauchen einander.
Tim Pritlove: Kommen wir wieder zurück zu der Weiterentwicklung des CERNs.
Tim Pritlove: Also nach diesem ersten Durchbruch, was hat denn das bewirkt?
Tim Pritlove: Also was, wie kann man sich denn das so vorstellen, was war denn so die Wirkung dieser Entdeckung,
Tim Pritlove: dieser neutralen Ströme auf einerseits die wissenschaftliche Öffentlichkeit
Tim Pritlove: weltweit, auch die Legitimation des Projektes in der Politik?
Tim Pritlove: Wie muss man sich das vorstellen? War das so ein Heureka-Moment oder hat man schon mit gerechnet?
Manfred Krammer: Ich glaube nicht, dass es ein Heureka-Moment war, denn man darf nicht vergessen,
Manfred Krammer: das waren ganz andere Zeiten.
Manfred Krammer: Informationsfluss war viel langsamer, es gab natürlich kein Internet,
Manfred Krammer: neue Erkenntnisse haben sich nur langsam herumgesprochen über Publikationen,
Manfred Krammer: Das hat sicher Monate gedauert, bis es publiziert war, andere Forscher gelesen haben.
Manfred Krammer: Also der Erkenntnisgewinn und die Informationenverbreitung damals war natürlich
Manfred Krammer: viel, viel langsamer, als es heutzutage ist.
Manfred Krammer: Inwieweit die Politik damals Notiz genommen hat von den Entdeckungen und Arbeiten
Manfred Krammer: an CERN, ja, bin ich mir nicht allzu sicher.
Manfred Krammer: Aber natürlich, ich denke, nachdem der CERN ja dann weiter Zukunft hatte und
Manfred Krammer: größere Projekte beschlossen wurden, dass es natürlich sehr positiv gesehen
Manfred Krammer: wurde von den Mitgliedsländern.
Manfred Krammer: Parallel dazu, muss man auch sagen, hat sich ja die Mitgliedschaft am CERN weiterentwickelt.
Manfred Krammer: Gegründet wurde der CERN von zwölf europäischen Mitgliedsländern.
Manfred Krammer: Mittlerweile haben wir 21 Mitgliedsländer und etliche assoziierte Mitglieder.
Manfred Krammer: Das heißt auch die Community und die Anzahl der Mitgliedsländer im CERN hat
Manfred Krammer: sich ja mit den immer größer werdenden Projekten auch erweitert.
Tim Pritlove: Mir fällt auch grad so ein bisschen ein, in meiner Wahrnehmung,
Tim Pritlove: es war jetzt auch nicht gerade meine Jugendzeit, so die 50er, 60er Jahre,
Tim Pritlove: aber die waren ja einfach auch extrem geprägt von einem Glauben des technischen
Tim Pritlove: Fortschritts und Aufbruchs und insbesondere die Atomtechnologie spielte da ja eine große Rolle.
Tim Pritlove: Mal abgesehen jetzt von den.
Tim Pritlove: Militärischen Entwicklungen, Kernkraftwerke, unbegrenzte Energieversorgung,
Tim Pritlove: das war ja alles solche Träume,
Tim Pritlove: die dort aktiv ausgelebt wurden,
Tim Pritlove: überall wurden entsprechende Kernkraftwerke auch gebaut und es war generell
Tim Pritlove: ja auch so ein Zustand der,
Tim Pritlove: Ich würde fast sagen auch Dankbarkeit für wissenschaftlichen Fortschritt,
Tim Pritlove: der ja nun gerade in der ersten Hälfte des 20.
Tim Pritlove: Jahrhunderts dazu beigetragen hat, auch viele konkrete Probleme der Welt von
Tim Pritlove: Ernährung bis hin zu Transport zu lösen und fundamental voranzubringen.
Tim Pritlove: Also innerhalb von 50 Jahren hat sich ja die Welt enorm verändert,
Tim Pritlove: vielleicht so sehr wie seitdem auch nie wieder.
Tim Pritlove: Gut Internet ist jetzt nochmal vielleicht in eine andere Dimension und in gewisser
Tim Pritlove: Hinsicht sehen wir ja auch immer noch eine exponentielle Beschleunigung in manchen
Tim Pritlove: Bereichen, aber sagen wir mal was so das Leben an sich der Leute betrifft hat
Tim Pritlove: sich ja wirklich sehr viel verändert.
Tim Pritlove: Und das war ja dann auch so ein bisschen das Vertrauen, was in so ein großes
Tim Pritlove: wissenschaftliches Experimentsystem reingesteckt wurde.
Manfred Krammer: Diese Aufbruchstimmung und diese Technologie, glaube ich, war damals sicher präsent.
Manfred Krammer: Obwohl im Namen des CERN Kernphysik vorkommt, hat sich der CERN aber relativ
Manfred Krammer: rasch zu wirklich der fundamentalen Grundlagenforschung entwickelt.
Manfred Krammer: Hier am CERN wurde nie Kernphysik an sich betrieben.
Manfred Krammer: Ich muss jetzt vorsichtig sein, wir haben nämlich einige Einrichtungen hier
Manfred Krammer: am CERN, wo wir sehr wohl kernphysikalische Untersuchungen machen.
Manfred Krammer: Aber am CERN wurde nie an Atomkraftwerken und schon gar nicht an irgendwelchen
Manfred Krammer: Militärforschungen, Das wurde ja von vornherein ausgeschlossen,
Manfred Krammer: in der Konvention gearbeitet.
Manfred Krammer: Also der CERN hat sehr früh wirklich die fundamentalen Fragen versucht zu beantworten,
Manfred Krammer: was die Welt, wie Sie gesagt haben, innestens zusammenhält.
Manfred Krammer: Und daher, der CERN wurde, glaube ich, schon eher als Grundlagenprojekt gesehen
Manfred Krammer: und weniger als eine Einrichtung, die angewandte Forschung betreibt.
Manfred Krammer: Erst später hat man dann vielleicht erkannt, dass diese Grundlagenforschung
Manfred Krammer: sehr viel produziert und entwickelt, was man im angewandten Bereich braucht.
Manfred Krammer: Beschleunigertechnologie, auch die Detektoren, die wir entwickeln,
Manfred Krammer: ist der zweite große Bereich am CERN, wird vielfach in der Medizin verwendet.
Manfred Krammer: Computing, World Wide Web brauche ich glaube ich nicht extra erwähnen,
Manfred Krammer: aber die ursprünglichen Ziele und nach wie vor die Ziele des CERN sind absolute
Manfred Krammer: Grundlagenforschung, für die es unmittelbar keine Anwendung gibt.
Manfred Krammer: Vielleicht darf man auch nicht vergessen, denke ich zumindest, dass am Beginn des CERN,
Manfred Krammer: die Maschinen, die wir jetzt besprochen haben, vielleicht bis hin zum SBS,
Manfred Krammer: der dann immerhin schon sieben Kilometer war, keine so riesigen,
Manfred Krammer: gigantischen Projekte sind, wie wir sie jetzt vielleicht sehen.
Manfred Krammer: Das hat sich ja alles mit der Zeit entwickelt. Das waren ja am Beginn kleine
Manfred Krammer: Gruppen, wenige Leute, die Experimente gemacht haben.
Manfred Krammer: Erst mit der Zeit, als die Beschleunigung immer größer wurden,
Manfred Krammer: die Experimente immer komplexer, die Fragestellungen immer komplexer,
Manfred Krammer: hat sich das hin zu Kollaborationen entwickelt, die jetzt aus 3000 Wissenschaftlern bestehen.
Manfred Krammer: Eine Entwicklung, die übrigens nicht nur in der Teilchenphysik stattgefunden
Manfred Krammer: hat, sondern auch in anderen Bereichen der Wissenschaft.
Tim Pritlove: Kommen wir vielleicht noch mal zu diesen Meilensteinen, um daran auch vielleicht
Tim Pritlove: so ein bisschen die Entwicklung auch festmachen zu können. Also wenn ich das
Tim Pritlove: richtig sehe, diese neutralen Ströme, das war so 73, so größenordnungsmäßig.
Manfred Krammer: Aber diese W&Z-Busse waren 1983.
Manfred Krammer: Dazu musste, das ist vielleicht interessant zu erklären, dazu musste der SPS
Manfred Krammer: umgebaut werden. Der SPS wurde gebaut als eine Maschine für Fixed-Target-Experimente,
Manfred Krammer: ich habe das schon erklärt.
Manfred Krammer: Beschleunigt die Protonen und schießt sie dann auf einen Materioblocker und
Manfred Krammer: macht dann die Messungen. Aber da geht sehr viel Energie verloren.
Manfred Krammer: Wenn das Proton auf einen Block trifft, geht viel der Energie hinten wieder raus.
Manfred Krammer: Viel effizienter wäre es, wenn man Protonen frontal qualitieren lässt.
Manfred Krammer: Da hat der Karl Rubia, weil man sozusagen doppelte Geschwindigkeit hat,
Manfred Krammer: mehr sogar frontal volle Energie bei der involvierten Teilchen,
Manfred Krammer: steht dann zur Verfügung.
Manfred Krammer: Und da hatte der Karl Rubia, später der Nobelpreisträger, die Idee gehabt, wir bauen das SPS um.
Manfred Krammer: Zu diesem Zeitpunkt gelang es bereits am CERN Antiprotonen zu erzeugen.
Manfred Krammer: Das sind die Antiteilchen der Protonen. Ein Proton besteht aus drei Quarks,
Manfred Krammer: ein Antiproton aus drei Antiquarks, hat aber sonst gleiche Eigenschaften außer
Manfred Krammer: entgegengesetzte Ladung.
Manfred Krammer: Und er hat jetzt die Idee gehabt, man kann eigentlich in dem gleichen Ring,
Manfred Krammer: im Uhrzeigersinn die Protonen, gegen den Uhrzeigersinn die Antiprotonen.
Manfred Krammer: Wenn man sich überlegt, wie die Felder der Magnete wirken, wirken sie genau
Manfred Krammer: entgegengesetzter, aber auch entgegengesetzter Ladung.
Tim Pritlove: Aber man nutzt sozusagen die Technik doppelt.
Manfred Krammer: Man nutzt die Technik des gleichen Beschleuniger, die gleiche Vakuumröhre,
Manfred Krammer: die gleichen Kavitäten, Hohlraumresonatoren und beschleunigt in die eine Richtung
Manfred Krammer: Protonen, in die andere Richtung Antiprotonen und kann sie dann zu einem Frontalcrash
Manfred Krammer: in der Mitte eines Detektors zusammenführen.
Tim Pritlove: Aber wo kriegt man denn so Antiprotonen her? Gibt es ja so Regale, wo die so drin stehen?
Manfred Krammer: Mittlerweile schon.
Tim Pritlove: Ach wirklich?
Manfred Krammer: Antiprotonen entstehen auch bei hochenergetischen Reaktionen.
Manfred Krammer: Wenn Sie einen Proton nehmen, wenn die Energie groß genug ist und Sie siehst,
Manfred Krammer: dass Sie auf ein Plei-Target kommen hinten alle möglichen Teilchen heraus.
Manfred Krammer: Unter anderem auch Antiprotone.
Manfred Krammer: Sehr selten. Aber wenn man eine gute Apparatur aufbaut, kann man diese Antiprotonen
Manfred Krammer: vom Rest der Teilchen separieren.
Manfred Krammer: Und mittlerweile wissen wir auch, wie wir sie aufheben können.
Manfred Krammer: Also wir haben mittlerweile Regale, magnetische Fallen, wo wir Antiprotonen speichern.
Manfred Krammer: Vielleicht kommen wir zu dem später zurück. Das ist ein ganz spannendes Thema.
Manfred Krammer: Aber bleiben wir bei dem SPS.
Manfred Krammer: Der SPS wurde umgebaut. Zwei Experimente wurden gebaut, UR1 und UR2.
Manfred Krammer: Ich hatte das Vergnügen, als kleiner Student beim Experiment UR1 mitarbeiten zu können.
Manfred Krammer: Und durch diesen Frontal-Crash der Protonen und der Antiprotonen stand genug
Manfred Krammer: Energie zur Verfügung, um die W- und Z-Bosonen zu erzeugen. Und so gelang der
Manfred Krammer: Nachweis der W- und Z-Bosonen.
Manfred Krammer: Das war sicher das größte, bis zur Entdeckung des Higgs, das größte Erfolg am
Manfred Krammer: Zehren, der Nachweis der W- und Z-Bosonen.
Manfred Krammer: 1983, ein Jahr später, hat der Karl Rubia gemeinsam mit dem Simon van der Meer,
Manfred Krammer: einem Beschleunigerexperten, den Nobelpreis bekommen.
Manfred Krammer: Das Simon van der Meer, dem ist es gelungen die Maschine so umzubauen,
Manfred Krammer: dass die Antiprotonen auch fokussiert bleiben und in der Maschine bleiben.
Manfred Krammer: Das war technologisch ein sehr wichtiger Fortschritt um diese Maschine überhaupt zu realisieren.
Tim Pritlove: Und 1983 gab es dann auch noch kein Internet, aber dann hat sich auch die Medienwelt
Tim Pritlove: schon so ein bisschen verändert.
Tim Pritlove: Das dürfte dann schon ein bisschen mehr Impact gehabt haben oder dauerte das
Tim Pritlove: immer noch Monate lang bis das alles zur Kenntnis genommen hat?
Manfred Krammer: Ich hab damals schon Physik studiert, das war knapp bevor ich das erste Mal an den Zehren kam.
Manfred Krammer: Ich kann mich nicht erinnern, dass es im ORF I vorgekommen ist.
Tim Pritlove: Ja gut, alles klar.
Manfred Krammer: Als Physiker hat man das natürlich mitbekommen, überhaupt wenn man schon ein
Manfred Krammer: Teilchen Physik studiert.
Tim Pritlove: Wie ging es dann weiter?
Manfred Krammer: Ja, jetzt, wir haben ja gesprochen über die Personen, elektroschwache Wechselwirkung.
Manfred Krammer: Gibt es drei Personen, Photon, W und Z Person.
Manfred Krammer: Und der große Unterschied ist zwischen diesen Personen der riesige Masseunterschied.
Manfred Krammer: Die Photonen sind masselos, deswegen fliegen sie auch mit Lichtgeschwindigkeit
Manfred Krammer: und ähnlicher Reichweite.
Manfred Krammer: Die W- und Z-Personen haben zwischen 80 und 90 Gigaelektronenvolt Masse.
Manfred Krammer: Das entspricht der 80 bis 90 fachen Protonenmasse.
Manfred Krammer: Also das sind riesige, schwere Auslausteilchen.
Manfred Krammer: Und das passt nicht ganz zusammen. Da fehlt etwas in der Theorie.
Manfred Krammer: Und da haben viele Theoretiker damals nachgedacht, wie kann das,
Manfred Krammer: oder die Überlegung fand schon in den 60er Jahren statt, Wie kann man diese
Manfred Krammer: ungroßen Massenunterschiede erklären?
Manfred Krammer: Und da kommen wir jetzt schon langsam zum Higgs, zum Higgs-Feld.
Manfred Krammer: Einige Theoretiker, allen voran die Theoretiker Braut,
Manfred Krammer: Angler und Higgs, haben dann eine Theorie aufgestellt, dass es im Universum
Manfred Krammer: ein Feld geben muss, das für diese Massenunterschiede verantwortlich ist.
Manfred Krammer: Wir nennen es jetzt das Braut-Angler-Higgs-Feld.
Manfred Krammer: Und der Higgs war der Theoretiker, der erkannt hat, dass wenn es ein solches
Manfred Krammer: Feld gibt, dann muss es auch ein Teilchen dazu geben, das Feldteilchen.
Manfred Krammer: Und deswegen nennen wir das Higgs-Boson jetzt Higgs-Boson.
Tim Pritlove: Da müssen wir vielleicht nochmal einen kleinen Physik-Exkurs einwerfen und so
Tim Pritlove: ein bisschen auf diese Idee dieser Felder kommen.
Tim Pritlove: Das ist ja eine komplexe Materie.
Tim Pritlove: Das Verständnis, was ich so ein bisschen für mich erlangt habe oder glaube erlangt zu haben,
Tim Pritlove: Also ich rede quasi von dieser Quantenfeldtheorie, also die Annahme,
Tim Pritlove: dass eigentlich für jedes Teilchen, korrigieren sie mich, werden sie wahrscheinlich
Tim Pritlove: gleich tun, mehr oder weniger eigentlich auch ein passendes Feld dazu existiert.
Tim Pritlove: Wir eigentlich quasi dadurch in der Vorstellung von einer permanenten,
Tim Pritlove: wabernden Masse unterschiedlicher Feldtypen umgeben sind und diese ganzen Teilchen,
Tim Pritlove: die wir dann sozusagen finden, sind dann so mehr oder weniger Zuspitzungen in diesem Feld.
Tim Pritlove: Kulminationen, die dann sozusagen greifbar, quantisierbar,
Tim Pritlove: also zählbar werden, die diskret abgeteilt sind,
Tim Pritlove: die sozusagen so viel aus diesem Feld herausragen, dass man sagen kann,
Tim Pritlove: da ist ein sichtbares, greifbares, zählbares Element aus diesem Feld.
Tim Pritlove: Ist das ein Bild, was passt?
Manfred Krammer: Ja, ich würde das Einzige, was ich korrigieren würde, wir sind nicht von den
Manfred Krammer: Feldern umgeben, sondern durchdrungen von all diesen Feldern.
Manfred Krammer: Und ja, die Teilchen, wenn sie sozusagen an dem Feld rütteln, entstehen.
Tim Pritlove: Die Teilchen, genau. Weil das Bild hat mir ehrlich gesagt sehr geholfen dabei,
Tim Pritlove: weil so dieses, diese ganze Welt aus so herumfliegenden Objekten sich zusammenzubauen,
Tim Pritlove: macht's auch irgendwie schwierig, weil einfach alles permanent irgendwie kollidiert
Tim Pritlove: und wie ein riesiger Billardtisch funktionieren würde.
Tim Pritlove: Aber sozusagen alles so ein bisschen als wabernde Masse zu verstehen,
Tim Pritlove: wo sich dann irgendwie immer wieder was konkretisiert,
Tim Pritlove: das passt ja dann auch irgendwie gut so mit diesen Beschreibungen zusammen in der Quantentheorie,
Tim Pritlove: dass ja alles ja Welle und Teilchen gleichzeitig ist,
Tim Pritlove: dieser Dualismus, dieses Dinge sind nicht so konkret greifbar,
Tim Pritlove: ich kann sagen mit welcher Wahrscheinlichkeit irgendwas irgendwo ist,
Tim Pritlove: aber nichts ist wirklich total bestimmt.
Tim Pritlove: Was ja sagen wir mal auch die einfache Physik am Anfang des 20.
Tim Pritlove: Jahrhunderts auch so ein bisschen in Wallung gebracht hat, wo ja auch viele,
Tim Pritlove: ich glaube auch Einstein, so ein bisschen ihre Zweifel hatten,
Tim Pritlove: dass das sozusagen so ein Bild sein kann, mit dem sich alles erklären lässt,
Tim Pritlove: weil man eigentlich ja bis dahin immer so ein bisschen Konkretes haben wollte,
Tim Pritlove: Festgelegtes haben wollte, Abzählbares haben wollte und das ja sagen wir mal
Tim Pritlove: Blick aufs große auch irgendwie gepasst hat.
Tim Pritlove: Allgemeine Relativitätstheorie war in der Lage so das Weltall zu beschreiben
Tim Pritlove: und auf einmal passte die Bewegung der Planeten und es ging irgendwie alles
Tim Pritlove: wunderbar auf und diesen großen Dimensionen,
Tim Pritlove: ja konnte man das alles so nachvollziehen, aber umso mehr man ins Kleine schaute,
Tim Pritlove: umso waberiger und unbestimmter wurde irgendwie alles und das dann irgendwie
Tim Pritlove: zusammenzubringen ist ja im Prinzip auch immer noch so ein bisschen die Aufgabe.
Tim Pritlove: Also diese Felder spielen einfach eine große Rolle und das Higgs-Boson,
Tim Pritlove: um da jetzt drauf zu kommen, oder die Higgs-Entdeckung, oder sagen wir überhaupt
Tim Pritlove: erstmal die Theorie vom Higgs, ist ja sozusagen der Ansatz.
Tim Pritlove: Okay, wie, was ist überhaupt Masse? Und damit in letzter Linie auch so die Frage,
Tim Pritlove: was ist überhaupt Energie, wenn das sozusagen das gleiche ist,
Tim Pritlove: was ist das für eine Eigenschaft und wovon eigentlich?
Tim Pritlove: Und diese Theorie, wann wurde die aufgestellt?
Manfred Krammer: Ende der 60er Jahre.
Tim Pritlove: Das muss ja ein unglaublich weitblickendes Gedankenmodell gewesen sein,
Tim Pritlove: was jetzt sozusagen gesagt hat, okay unter all diesen Feldern,
Tim Pritlove: die wir sowieso haben, gibt's dann nochmal eins.
Tim Pritlove: Das sehen wir nicht, aber nehmen wir einfach mal an, das ist irgendwie da und
Tim Pritlove: es ist in gewisser Hinsicht so ein Metafeld, was für alle auch nochmal eine
Tim Pritlove: Eigenschaft hinzufügt.
Tim Pritlove: Also vereinigen sich dann letzten Endes alle Felder.
Manfred Krammer: Ja, es war sicher damals eine sehr mutige Vorhersage, ein solches zusätzliches Feld einzuführen.
Manfred Krammer: Aber mathematisch in ihrem Mechanismus, diesem Brauteiger-Higgs-Mechanismus, hat das gepasst.
Manfred Krammer: Und hat all das erklärt, was man damals gemessen hat. Was man sich erklären
Manfred Krammer: konnte. Genau. Und seit diesen 60er Jahren suchen wir dieses Higgs-Teilchen.
Manfred Krammer: Weil, was die Theorie nicht vorhergesagt hat, bei welcher Masse sich dieses
Manfred Krammer: Teilchen befinden sollte.
Manfred Krammer: Deswegen haben dann eigentlich Generationen von Physikern versucht,
Manfred Krammer: dieses Higgs-Teilchen nachzuweisen.
Manfred Krammer: Man hat aber erst einen LHC gebraucht, um genug Energie in diese Kollisionen
Manfred Krammer: zu bringen, damit dieses Higgs-Teilchen entsteht.
Manfred Krammer: Und zweitens entsteht dieses Higgs-Teilchen, weil es auch so schwer ist,
Manfred Krammer: sehr, sehr selten. Das heißt, man braucht auch noch einen Beschleuniger,
Manfred Krammer: der eine hohe Interaktionsrate, eine hohe Intensität hat.
Manfred Krammer: Und das war erst durch den LHC möglich.
Tim Pritlove: Okay wir lassen nochmal kurz auf Dröseln.
Tim Pritlove: Also die Voraussage war ja im Prinzip es gibt nochmal ein Feld und nennen wir
Tim Pritlove: es jetzt mal das Higgs Feld und das hat eine bestimmte Eigenschaft und um es
Tim Pritlove: nachweisen zu können muss man sozusagen ein Teilchen finden,
Tim Pritlove: also so eine Kulmination in diesem Feld, die erst dadurch angeregt wird,
Tim Pritlove: wenn man extrem hohe Energien zusammenbringt.
Tim Pritlove: Was heißt das jetzt mit ich suche ein Teilchen in einem bestimmten Energiebereich?
Tim Pritlove: Also wie muss man sich das jetzt… Ja bis jetzt haben wir eigentlich nur über
Tim Pritlove: den Beschleuniger gesprochen.
Manfred Krammer: Der Beschleuniger ist nur eine Komponente. Wie ich schon gesagt habe,
Manfred Krammer: um nachweislich das Higgs Teilchen brauche ich einen Beschleuniger,
Manfred Krammer: Der bei der Kollision, beim LHC, beschleunigen wir Protonen in beide Richtungen.
Manfred Krammer: Es kommt zur Kollision zwischen den einzelnen Quarks in den Protonen,
Manfred Krammer: beziehungsweise die Gluonen, die die Protonen zusammenhalten.
Manfred Krammer: Und bei dieser Kollision muss genug Energie zur Verfügung stehen,
Manfred Krammer: damit die Masse des Higgs überhaupt entstehen kann.
Manfred Krammer: Zweitens braucht man diese hohe Intensität, damit es auch oft genug entsteht.
Manfred Krammer: Aber das ist nur der erste Teil. Jetzt hat man es erst einmal erzeugt.
Manfred Krammer: Dann muss es nachgewiesen werden. Das Higgs-Boson zerfällt instantan.
Manfred Krammer: Man sieht es, man kann es auch im Detektor nicht nachweisen.
Manfred Krammer: Was man nachweisen kann, sind die Zerfallsprodukte.
Manfred Krammer: Da entstehen aber alle Teilchen, die wir bis jetzt kennen.
Manfred Krammer: Der LHC hat eine so hohe Energie, dass er die ganzen Teilchen so erzeugen kann.
Tim Pritlove: In einer einzigen Kollision?
Manfred Krammer: In einer einzigen Kollision. Wir haben aber jetzt eine Milliarde Kollisionen
Manfred Krammer: pro Sekunde, rund um die Uhr, fast das ganze Jahr.
Manfred Krammer: Das heißt, die Detektoren, die Experimente müssen so aufgebaut sein,
Manfred Krammer: dass sie zum einen die Kollisionen auseinander dividieren können,
Manfred Krammer: messen können, was dabei entstanden ist, und dann vergleichen wir in der Analyse
Manfred Krammer: mit dem, was wir erwarten.
Manfred Krammer: Wir vergleichen zum Beispiel die Verteilung gewisser Teilchen mit einem Modell
Manfred Krammer: ohne Higgs und mit einem Modell mit Higgs.
Manfred Krammer: Und dann schauen wir, was besser passt.
Manfred Krammer: Detail ist natürlich komplizierter. Zum einen machen wir eine blinde Analyse,
Manfred Krammer: damit wir das Ergebnis nicht, wir wollen ein Higgs finden und dann drehen wir
Manfred Krammer: so lange an den Parametern der Analyse, bis wir das wirklich finden.
Manfred Krammer: Also diese Analyse, was ich gerade gesagt habe, die wird blind gemacht.
Manfred Krammer: Das heißt, der Bereich, den man untersucht, der wird nie gezeigt auf dem Platz.
Manfred Krammer: Man definiert die Analyse, das sind ganze Teams von hunderten Leuten, die daran arbeiten.
Manfred Krammer: Man definiert die Suche, man definiert die Simulation, die Vergleiche und wenn man dann sicher ist,
Manfred Krammer: dass alles passen muss, dann öffnet man sozusagen die Box und schaut nach,
Manfred Krammer: ob das, was man sieht, der Theorie mit Higgs oder ohne Higgs entspricht.
Manfred Krammer: Und dann sieht man, dann hat man vielleicht dann die Zuhörer ja damals diese Plots 2012 gesehen,
Manfred Krammer: Da sieht man eine Verteilung, die hat eine kontinuierliche Kurve und irgendwo
Manfred Krammer: plötzlich steht ein Peak heraus.
Manfred Krammer: Und da haben wir dann das X-Boson identifiziert.
Tim Pritlove: Das heißt man hat genug Experimente gefahren mit unterschiedlichen Energien
Tim Pritlove: und in diesem einen spezifischen Energiebereich waren dann die Explosionen der Art,
Tim Pritlove: dass sich eben der komplette Teilchenzoo dort entwickelt hat und in der Verteilung,
Tim Pritlove: was da, in welcher Reihenfolge und wie viel sich sozusagen herausgetan hat,
Tim Pritlove: entsprach der Vorhersage des Higgs-Feldes und des Higgs-Teilchens und das hat
Tim Pritlove: man so in diesen ganzen anderen Energiebereichen nicht gesehen.
Tim Pritlove: Was war nochmal kurz diese Energie genau? 125 GV. 125 Gigaelektronenvolt.
Manfred Krammer: Das entspricht der Masse von 125 Protonen.
Manfred Krammer: Ruhemasse von 125 Protonen.
Tim Pritlove: Klingt nicht viel, wenn das so rot und so rumliegt.
Tim Pritlove: Aber wie kann man sich das...
Manfred Krammer: Entspricht glaube ich nicht, weil das ein Xenonatom war.
Tim Pritlove: Ja aber wie kann man sich vorstellen, dass es sich dabei um viel Energie handelt,
Tim Pritlove: wenn die auch einfach so rumliegen können.
Manfred Krammer: Naja herumliegen, wie ich ja gesagt habe, das Higgs Boson entsteht und zerfällt sofort.
Tim Pritlove: Ja, aber nur diese Energie. Wie kriegt man ein Gefühl dafür,
Tim Pritlove: dass das viel Energie ist? Weil es ist ja viel Energie, wenn man es so groß nennt.
Manfred Krammer: Also zumindest meine persönliche Normierung ist die Energie,
Manfred Krammer: also die Masse eines Protons oder Neutrons, das ist ungefähr ein GeV.
Manfred Krammer: Das ist sozusagen meine Kalibrationseinheit.
Manfred Krammer: Alles was drüber ist, ist schwer, alles was darunter ist, ist leicht.
Tim Pritlove: Klingt aber nicht beeindruckend.
Manfred Krammer: Nein und ist auch nicht wissenschaftlich, um ehrlich zu sein.
Tim Pritlove: Okay, aber nehmen wir einfach mal hin. Es ist eine Menge Holz und das überhaupt
Tim Pritlove: erstmal in einem Beschleunigerring zu erzeugen braucht eben all diese ganze
Tim Pritlove: Technologie und wir werden hier über den LHC in anderen Folgen noch sehr viel
Tim Pritlove: detaillierter sprechen.
Tim Pritlove: So und dann entstand das,
Tim Pritlove: ich meine das ist ja jetzt nicht so, man schaut auf den Bildschirm und macht so pling,
Tim Pritlove: sondern wir haben es ja schon gesagt, über einen langen Zeitraum permanent wird
Tim Pritlove: immer wieder quasi dieses Experiment permanent durchgeführt oder es wird einfach die ganze Zeit,
Tim Pritlove: werden einfach Daten erfasst und dann zusammengesammelt, Über welchen Zeitraum
Tim Pritlove: musste man dann sozusagen schauen, um letzten Endes dieses Bild und auch die
Tim Pritlove: Gewissheit zu bekommen.
Tim Pritlove: Weil es ist ja nicht ein Ereignis, sondern es ist ja sozusagen ein Ereignis,
Tim Pritlove: was mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit auftrifft.
Manfred Krammer: Der Nachweis gelang relativ rasch. Mit den Daten von ungefähr einem Jahr hatte man die Gewissheit,
Manfred Krammer: dass die Abweichung von der Theorie ohne Higgs deutlich genug ist,
Manfred Krammer: dass man eindeutig sagen kann, da ist etwas Neues passiert.
Manfred Krammer: Das hat ungefähr die Eigenschaft eines Higgs-Posons und für die Entdeckung hat das ausgereicht.
Manfred Krammer: Aber jetzt, was wir seitdem machen, seit zehn Jahren, ist, genauer zu studieren dieses Teilchen.
Manfred Krammer: Und zwar auf der einen Seite die Reaktionen, die zur Erzeugung eines Higgs-Bosons führen.
Manfred Krammer: Darum gibt es eine ganze Reihe. Und dann auch die Zerfallsmechanismen.
Manfred Krammer: Das Higgs-Boson kann in alle bekannten Teilchen mit Masse zerfallen.
Manfred Krammer: Das ist ja sozusagen die Essenz des Higgs-Bosons, es koppelt an alle Teilchen mit Masse.
Manfred Krammer: Das heißt, in erster Linie zerfällt es in Teilchen mit großer Masse,
Manfred Krammer: dann mit geringer Statistik in kleinere und so weiter. Und das untersuchen wir jetzt.
Manfred Krammer: Und dazu brauchen wir viele dieser Experimente.
Manfred Krammer: Jede Kollision ist sozusagen ein Experiment, bei der eine dieser Reaktionen abläuft.
Manfred Krammer: In den seltensten Fällen entsteht ein Higgs-Boson. Es entstehen natürlich alle
Manfred Krammer: anderen Teilchen, wie ich schon gesagt habe.
Manfred Krammer: Man darf auch nicht glauben, dass wir am LHC nur das Higgs-Boson untersuchen.
Manfred Krammer: Die großen Experimente machen, wenn ich jetzt grob schätze, dürfte an die 100
Manfred Krammer: verschiedene Analysen gleichzeitig, wovon nur wenige das Higgs-Boson betreffen.
Manfred Krammer: Es gibt dann Analysen, um detailliert andere Teilchen des Standardmodells zu
Manfred Krammer: untersuchen, wo erst jetzt die Energie zur Verfügung steht.
Manfred Krammer: Es gibt viele Suchen nach zusätzlichen neuen Teilchen oder Feldern.
Manfred Krammer: Also es ist eine riesen Bandbreite. Es arbeiten ja nicht umsonst mehrere tausend
Manfred Krammer: Physiker pro Experiment.
Manfred Krammer: Und viele hunderte, auch mehrere tausende in Summe, an all den vier LHC-Experimenten.
Manfred Krammer: Studenten machen ihre Dissertation. Die arbeiten nicht alle an den Higgs-Boson.
Manfred Krammer: Aber natürlich, nachdem der LHC die einzige Maschine ist, die Higgs-Bosonen
Manfred Krammer: produzieren kann, ist das natürlich ein Gebiet, das wir mit hoher Priorität untersuchen.
Tim Pritlove: 2012 gab's Internet und ich erinnere mich noch relativ gut wie es so langsam anfing raus zu sickern,
Tim Pritlove: dass wohl irgendwie was passiert ist, also ich weiß gar nicht ganz genau,
Tim Pritlove: ich glaube es ist dann erstmal angekündigt worden, dass es eine Pressekonferenz
Tim Pritlove: geben wird, da waren dann schon die Hände nass bei vielen und es sickerte halt
Tim Pritlove: durch, weil es war ja auch klar wonach gesucht wurde.
Tim Pritlove: Und es ist auch klar, dass jetzt nicht für jede Minimalerkenntnis gleich eine
Tim Pritlove: Presskonferenz aufgesetzt wird und insbesondere wenn dann so eine Geheimniskreberei
Tim Pritlove: auch noch drumherum gemacht wird, was es denn ist, da waren dann schon alle irgendwie nervös.
Tim Pritlove: Und das war, und das ist jetzt so ein bisschen meine Außenperspektive,
Tim Pritlove: da hatte man wirklich so den Eindruck so, oh wow, okay, gut,
Tim Pritlove: jetzt kommt hier irgendwie das Zern und macht einen bold move.
Tim Pritlove: Also das war wirklich spürbar, dass das jetzt mal etwas ist,
Tim Pritlove: auch wenn das irgendwie so ein sonderbarer Moment war,
Tim Pritlove: dass man dann auf dieser Veranstaltung Wissenschaftler gesehen hat und dann
Tim Pritlove: wurde so eine, mehr oder weniger langweilig aussehende Kurve auf den Beamer
Tim Pritlove: geworfen und alle sind ausgeflippt, als hätten sie jetzt gerade irgendwie Fußball-Weltmeisterschaft zu feiern.
Manfred Krammer: Ja, und der Grund ist diese Blind Analysis, von der ich vorher gesprochen habe.
Manfred Krammer: Ein, zwei Wochen vorher wussten selbst wir nicht, dass wir wirklich schon bei
Manfred Krammer: dieser Entdeckung sind.
Manfred Krammer: Weil es gab die beiden Experimente, Atlas und CMS, die mit unterschiedlichen
Manfred Krammer: Experimenten, unterschiedlichen Detektoren, unterschiedlicher Software,
Manfred Krammer: unterschiedlichen Personen ihre Daten analysieren.
Manfred Krammer: Damit ist sichergestellt, dass die Ergebnisse völlig unabhängig sind.
Manfred Krammer: Diese Gruppen reden auch nicht miteinander.
Manfred Krammer: Es gibt sogar Geschichten, dass Ehepaare, die eine arbeitete in Atlas,
Manfred Krammer: die andere in CMS, die sind heimlich aufs WC gegangen, um zu telefonieren mit
Manfred Krammer: ihren Kollegen, als es um die Analyse ging.
Manfred Krammer: Und dann kommt es zu diesem Unplugging und dann sehen die Kollaborationen zum
Manfred Krammer: ersten Mal, ob sie wirklich was gefunden haben und wie groß die Abweichung ist.
Manfred Krammer: Wir müssen ja auch sicherstellen, dass das eindeutig ist. Das peinlichste wäre,
Manfred Krammer: der CERN verkündet das X-Poson und ein Jahr später müssen wir sagen,
Manfred Krammer: es war doch nur eine statistische Fluktuation.
Manfred Krammer: Und da gibt es diese sogenannte 5-Sigma-Grenze in der Teilchenphysik,
Manfred Krammer: ab der man von einer Entdeckung spricht.
Manfred Krammer: Da ist dann mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen,
Manfred Krammer: dass das eine Wahrscheinlichkeit verteilt.
Manfred Krammer: Und das heißt, kurz vor der Pressekonferenz wussten erst die Kollaborationen,
Manfred Krammer: dass sie etwas haben, aber sie wussten nicht, ob sie beide das gleiche sehen.
Manfred Krammer: Das wusste nur ein paar Tage vorher der CERN-Generaldirektor.
Manfred Krammer: Der wurde von beiden Kollaborationen informiert und der sah,
Manfred Krammer: dass sich diese Entdeckungen entdeckten.
Manfred Krammer: Denn es hätte ja sein können, ATLAS findet etwas bei 100 GeV,
Manfred Krammer: CMS findet etwas bei 200 GeV und dann glaubt keiner was.
Manfred Krammer: Und in dieser Pressekonferenz, Also in dem Seminar, das der Pressekonferenz
Manfred Krammer: vorangegangen ist, haben zum ersten Mal die Spokesbörsen bei der Kollaboration
Manfred Krammer: ihre Ergebnisse gezeigt.
Tim Pritlove: Sprühen wir nochmal ein paar Wochen zurück oder wie weit auch immer.
Tim Pritlove: Also die Experimente, ich meine, ich habe ja mein Verständnis so,
Tim Pritlove: LHC arbeitet jetzt sozusagen permanent Es gibt solche Kampagnen über einen längeren
Tim Pritlove: Zeitraum bis dann mal wieder eine technische Pause durchgeführt wird.
Tim Pritlove: Also es gab ja einen Upgrade von dem großen Beschleunigerring,
Tim Pritlove: dem Large Hadron Collider im Vorfeld, ich weiß nicht wie viele Jahre vorher
Tim Pritlove: war das, der letzte Ausbau, der sozusagen diese Energien ermöglicht hat?
Manfred Krammer: In der ersten Stufe war das eigentlich, sogar mit einer halben Energie ist der
Manfred Krammer: LHC zu dem Zeitpunkt gelaufen. Mh.
Manfred Krammer: Die echte Experimentierphase hat 2010 begonnen, sehr geringe Intensität,
Manfred Krammer: das war erst der Start und dann 2011, Beginn 2012 ist dann die Intensität immer
Manfred Krammer: höher gesteigert worden und damit war dann genug Statistik da um ein paar hundert
Manfred Krammer: dieser Higgs Ereignisse herauszufiltern.
Tim Pritlove: Okay aber das läuft ja dann sozusagen Tag und Nacht und wird die ganze Zeit
Tim Pritlove: aufgezeichnet und die Daten werden abgespeichert und da fließt ja auch irgendwie,
Tim Pritlove: da werden sehr viele Festplatten gefüllt und man kann ja die Daten gar nicht
Tim Pritlove: in Echtzeit so analysieren nehm ich mal an,
Tim Pritlove: also das ist ja sozusagen etwas, da muss ja quasi parallel muss man die ganze
Tim Pritlove: Zeit auf diesen Daten arbeiten und man ist den Experimenten immer Wochen,
Tim Pritlove: vielleicht Monate hinterher, weiß ich nicht genau.
Tim Pritlove: Und sowohl bei dem einen Experiment als auch bei dem anderen,
Tim Pritlove: Atlas und CMS, wurde auf die selben Zahlen reingeschaut und das Ziel war schon,
Tim Pritlove: okay Higgs, also nicht nur aber eben auch und die Gruppen die sich darum gekümmert haben,
Tim Pritlove: haben halt einfach ihre Daten analysiert so und Gab's dann irgendwie so einen
Tim Pritlove: Stichtag, wo du gesagt hast, okay, jetzt schauen wir uns mal alles an und werten
Tim Pritlove: das aus und das haben dann beide Gruppen parallel gemacht und das wussten die
Tim Pritlove: aber auch, dass sie das beide parallel machen.
Manfred Krammer: Ja solche Schnittpunkte ergeben sich automatisch zum Beispiel Ende des Jahres,
Manfred Krammer: wo der Beschleuniger dann für ein paar Monate abgedreht wird,
Manfred Krammer: dann nimmt man die Daten des letzten Jahres als Paket, analysiert das und zeigt dann die Ergebnisse.
Tim Pritlove: Okay, das heißt das war dann Ende 2011?
Manfred Krammer: In dem Fall war der Zeitpunkt, wo man den Schnitt gemacht hat,
Manfred Krammer: Anfang 2012. Also ich bin jetzt nicht sicher, Mai oder so. Bis zu dem Zeitpunkt
Manfred Krammer: hat man die Daten genommen.
Manfred Krammer: Dann hat man parallel schon die ganze Analyse vorbereitet. Dann hat man noch
Manfred Krammer: ein paar Wochen Zeit gehabt, um abzuschließen.
Manfred Krammer: Und dann rechtzeitig, das Timing wird vorgegeben durch die Konferenzen.
Manfred Krammer: Wir haben üblicherweise eine Serie von Sommerkonferenzen und Winterkonferenzen.
Manfred Krammer: Und da versuchen die Experimente ihre Ergebnisse, ihre neuen Ergebnisse zu zeigen.
Manfred Krammer: Und in diesem Fall 2012 war es eine internationale Konferenz in Melbourne,
Manfred Krammer: bei der das Ergebnis gezeigt werden sollte.
Tim Pritlove: Eine Sommerkonferenz.
Manfred Krammer: Eine Sommerkonferenz, genau.
Tim Pritlove: Wobei in Melbourne ist ja dann wieder Winter.
Manfred Krammer: Das war relativ kühl dort.
Manfred Krammer: Und am ersten Tag dieser Konferenz wurde sozusagen das Ergebnis verkündet.
Tim Pritlove: Ok, aber wie ist das dann sozusagen abgelaufen? Das heißt beide Gruppen haben
Tim Pritlove: dann sozusagen auf ihre Daten geschaut und dann dürfte so beiden so ein bisschen
Tim Pritlove: der Mund trocken geworden sein.
Tim Pritlove: Weil ich meine, hat man damit gerechnet, dass man dann schon am Ziel ist?
Tim Pritlove: Also war das sozusagen die Erwartungshaltung, jetzt haben wir eigentlich die
Tim Pritlove: Energie, jetzt muss es passen.
Tim Pritlove: Sowas kann man ja eigentlich gar nicht sicher, da kann man sich nicht sicher sein.
Manfred Krammer: Man konnte sich nicht sicher sein, weil es war ja nur eine Theorie.
Manfred Krammer: Es hätte gar nichts auch herauskommen können.
Manfred Krammer: Also man konnte sich nicht sicher sein. Es gab natürlich schon in der Analyse,
Manfred Krammer: vielleicht ein Jahr vorher, gab es Fluktuationen, aber Fluktuationen kommen und gehen.
Manfred Krammer: Also wo man in diesem Bereich was gesehen hat, aber eben nicht diese 5 Sigma, sondern nur 2, 3 Sigma.
Manfred Krammer: Das ist eine Wahrscheinlichkeit, die kann mit ein bisschen mehr Statistik wieder verschwinden.
Manfred Krammer: Also die Optimisten haben natürlich schon geglaubt, das kann was werden,
Manfred Krammer: aber eigentlich viele, ich persönlich war auch überrascht, dass man so rasch
Manfred Krammer: zu diesem 5 Sigma Schwelle gekommen ist.
Tim Pritlove: Und zwar beide Experimente.
Manfred Krammer: Beide Experimente und sehr genau übereinstimmend.
Manfred Krammer: Also da war ein geringer Fehler zwischen den beiden Experimenten.
Tim Pritlove: Okay und jetzt nochmal diese Timeline bis zu der Veröffentlichung.
Tim Pritlove: Also zwei Wochen vorher waren dann sozusagen alle mit ihren Daten durch und
Tim Pritlove: haben dann Kurve gesehen und jede Gruppe selber meinte, okay wir sehen das.
Tim Pritlove: Aber die beide wussten nichts voneinander.
Manfred Krammer: Beide wussten nicht was sie sehen und ob sie was gesehen haben und schon gar nicht wo.
Tim Pritlove: Ok und dann fand dieses Seminar statt, was dann eine Woche vorher vor der Veröffentlichung war?
Manfred Krammer: Nein, es war am Tag der Konferenz, am ersten Tag der Konferenz.
Manfred Krammer: Die Präsentation beider Experimente wurde von hier übertragen nach Melbourne.
Tim Pritlove: Und da haben dann überhaupt das erste Mal festgestellt, dass das so ist.
Manfred Krammer: Dass beide etwas sehen und es übereinstimmt und das war dann eigentlich wirklich…
Manfred Krammer: Aber das war dann auch noch nicht öffentlich.
Manfred Krammer: Gleich darauf gab's die Pressekonferenz, so weit ich mich erinnere,
Manfred Krammer: das ist auch mehr als 10 Jahre her.
Tim Pritlove: Ich meine es gab so ein bisschen Vorlauf.
Manfred Krammer: Ja, Gerüchte, Gerüchte, jeder Kollaboration bestand aus ca. 3000 Leuten.
Tim Pritlove: Da entstehen Gerüchte.
Tim Pritlove: Ich meinte ja schon, es sickerte halt was durch. Aber ok, jetzt verstehe ich das erst.
Tim Pritlove: Es war dann wirklich auf dieser Konferenz eine sehr sehr sehr frische finale Erkenntnis,
Tim Pritlove: die eigentlich erst einen Tag vorher so gewonnen wurde und die dann,
Tim Pritlove: ja, die dann jetzt wirklich aber auch mal international auch wirklich abgestrahlt
Tim Pritlove: hat, also das war dann schon auch wirklich mal ein echter Eureka Moment.
Manfred Krammer: Gigantische Resonanz hervorgerufen, die uns Physiker alle überrascht und ich
Manfred Krammer: würde fast sagen überfahren hat.
Tim Pritlove: Warum?
Manfred Krammer: Weil wir mit einem solchen Medieninteresse alle nicht gerechnet haben.
Manfred Krammer: Also ich kann mich erinnern, ich war damals im Institut für Ironie-Physik,
Manfred Krammer: habe Interviews gegeben und die Fernsehstationen und Radiostationen haben sich
Manfred Krammer: am Gang geprügelt um die Plätze.
Manfred Krammer: Und so ein Interesse als Teilchenphysiker hat man in seinem Leben sehr selten.
Tim Pritlove: Im Nachgang gab es dann eine gute Erklärung dafür, was das sozusagen bewirkt hat.
Tim Pritlove: Hatte das was mit dem CERN zu tun? Hatte das was mit dem Thema zu tun?
Tim Pritlove: Also was hat das sozusagen gemacht, dass das so eine Aufmerksamkeit erzeugt
Tim Pritlove: hat? Weil das ist ja ein Prozess, der muss ja auch an so einem medialen Apparat
Tim Pritlove: sich erstmal aus irgendetwas heraus entwickeln, also was war die Grundlage für dieses Interesse?
Tim Pritlove: Ich meine man hätte ja auch sagen können, ja Wissenschaftler haben ja irgendwas
Tim Pritlove: rausgefunden, denen interessiert das schon.
Manfred Krammer: Sicher hat der CERN eine Rolle gespielt. Der Status des CERN,
Manfred Krammer: dann die Tatsache, dass der LHC doch eine sehr riesige Maschine ist,
Manfred Krammer: die von der Technologie her sehr aufregend ist, wo man auch sehr schöne Bilder
Manfred Krammer: zeigen kann, nicht nur von der Installation, aber auch diese Kollisionen, die bunten Bilder.
Tim Pritlove: Ich meine mich, jetzt fällt es mir gerade wieder ein, da gab es doch vorher
Tim Pritlove: so eine putzige Diskussion um das Erzeugen von schwarzen Löchern.
Manfred Krammer: Vorher im Betriebnahme des LHC gab es ja die Befürchtung und da gab es einige Esoteriker,
Manfred Krammer: die das bis zum Karlsruher Verwaltungsgerichtshof gebraucht haben,
Manfred Krammer: die Gefahr, dass der LHC schwarze Löcher erzeugen kann und dieses schwarze Loch die Erde verschlingt.
Manfred Krammer: Das hat sicher auch das Interesse.
Tim Pritlove: Und konnte es?
Manfred Krammer: Nein.
Tim Pritlove: Warum?
Manfred Krammer: Es gibt die Erklärung der Theoretiker. Da hätte ich auch meine Bedenken.
Manfred Krammer: Theoretiker haben sie auch schon geirrt.
Manfred Krammer: Aber ich gebe ihnen die Erklärung des Experimentalphysikers.
Manfred Krammer: Jede Sekunde finden viele LHCs in der Atmosphäre statt.
Manfred Krammer: Weil die Protonen, die aus der kosmischen Strahlen haben zum Teil eine viel
Manfred Krammer: höhere Energie als der LHC jemals erzeugen kann.
Manfred Krammer: Würden solche Kollisionen schwarze Löcher erzeugen, gäbe es uns nicht mehr.
Tim Pritlove: Ende der Diskussion. Im Endeffekt wurde es mal gerichtlich festgestellt,
Tim Pritlove: dass es keine Gefahr gibt.
Tim Pritlove: Ja, aber das kann wirklich der Katalysator gewesen sein, da kann man in der
Tim Pritlove: Ethik wirklich glücklicherweise sein.
Manfred Krammer: Unglücklicherweise kam es ja nach der ersten Inbetriebnahme des LHCs zu einem Unfall.
Manfred Krammer: Es ist ja eine superleitende Leitung, hat einen Fehler entwickelt und dadurch
Manfred Krammer: ist der LHC beschädigt worden 2008.
Manfred Krammer: Das hat bereits ein großes Medieninteresse hervorgerufen.
Manfred Krammer: Riesenmaschine, viel Geld und ist nach zwei Wochen schon kaputt.
Tim Pritlove: Ja, stimmt.
Manfred Krammer: Das hat sicher auch das Interesse und vielleicht hat das in Summe alles zusammen
Manfred Krammer: zu einer Steigerung geführtes Dannen.
Manfred Krammer: Am 4. Juli 2012 zu dieser Medien Explosion geführt hat.
Tim Pritlove: Das kann ich mir gut vorstellen, man ist ja auch immer so ein Thema in der Wissenschaft,
Tim Pritlove: wie kriegt man denn eigentlich auch so die Begeisterung für das Thema mit.
Tim Pritlove: Ich merk das ja so ein bisschen als Beobachter von außen,
Tim Pritlove: der ich jetzt viel mit Wissenschaftlern aller Couleur spreche,
Tim Pritlove: insbesondere halt in der Raumfahrt und wenn man erstmal so spürt wie viel Begeisterung
Tim Pritlove: für das Thema dort einfach ist, wie besessen eigentlich alle davon sind,
Tim Pritlove: weil in dem Moment wo man sich das halt wirklich mal genauer anschaut auch klar
Tim Pritlove: wird, was das Faszinosum ausmacht.
Tim Pritlove: Verständnis des Weltalls, der unglaublichen Weite, die Komplexität in unserer
Tim Pritlove: Entstehungsgeschichte und des Seins,
Tim Pritlove: dass das ja sozusagen, dass dieser Arbeit ja der Schlüssel zu dieser Erkenntnis
Tim Pritlove: ist und dass diese Erkenntnis an sich irgendwie einfach eine große Bedeutung hat,
Tim Pritlove: weil das ja im Prinzip auch so ein bisschen, sagen wir mal der Plump gesagt,
Tim Pritlove: so ein bisschen Sinn und Erläuterung des Lebens und des Seins ist.
Tim Pritlove: Andere Leute suchen die Erleuchtung, indem sie meditierend im Wald sitzen und
Tim Pritlove: andere versuchen es halt irgendwie Erkenntnisse über Experimente und Theorien
Tim Pritlove: zu finden und das ist ja sozusagen das was begeistert,
Tim Pritlove: aber nach außen, nachdem eben die erste Hälfte des 20.
Tim Pritlove: Jahrhunderts irgendwie diese Begeisterung auch überall hatte, Ich
Tim Pritlove: kann mich noch erinnern, wenn man sich so, Reden von Politikern,
Tim Pritlove: was hab ich da mal gesehen, Mitterrand, auch so in der Zeit noch, wie, mit wieviel...
Tim Pritlove: Anerkennung und Bewunderung wie für diesen wissenschaftlichen Fortschritt auch
Tim Pritlove: in der öffentlichen politischen Diskussion mit der Öffentlichkeit gearbeitet wurde.
Tim Pritlove: Das hat dann halt einfach später stark nachgelassen und interessante Geschichten
Tim Pritlove: zu erzählen ist heute so ein bisschen glaube ich der Weg und das hier waren
Tim Pritlove: es in gewisser Hinsicht so die Unfälle,
Tim Pritlove: so dieses irgendwie ja schwarzes Loch die Erde wird verschlungen hö hö hö So
Tim Pritlove: hat sich halt einfach gut gemacht und Unfälle kommen ja sowieso immer gut und ich glaube,
Tim Pritlove: dass Europa generell auch immer so eine gewisse Kommunikationsschwäche hat,
Tim Pritlove: man sieht das ja auch bei der ESA, die im Vergleich zu den Geschichtenerzählern
Tim Pritlove: der NASA, die das einfach immer schön dramatisieren können.
Tim Pritlove: Ich sag nur so sieben Minuten des Terrors bei einer Marslandung und so weiter.
Tim Pritlove: Einfach ein hervorragendes Framing einer wissenschaftlichen Geschichte.
Tim Pritlove: Insofern hat das dazu beigetragen. Aber ich denke, dass jetzt schon das CERN
Tim Pritlove: einfach auch so einen gewissen Kultstatus dadurch jetzt auch erreicht hat und
Tim Pritlove: da war dann diese Higgs Geschichte irgendwie, passt da dann irgendwie auf einmal alles zusammen.
Tim Pritlove: So die Suche nach der Erkenntnis, 50 Jahre Wahnzündung glaube ich,
Tim Pritlove: seit der Theorie oder so, bis man das dann auch wirklich gefunden hat,
Tim Pritlove: das ist natürlich dann auch so ein schöner Rundenschluss gewesen.
Manfred Krammer: Dann die unglückliche Bezeichnung Gottesteilchen zu Wirks,
Manfred Krammer: natürlich für einen Physiker ein Albtraum ist diese Bezeichnung,
Manfred Krammer: aber praktisch in jeder Zeitung, in jedem Medium vorgekommen ist,
Manfred Krammer: das hat natürlich dem auch noch einen Auftritt gegeben.
Tim Pritlove: Aber das ist vielleicht ganz gut, greifen wir das doch nochmal auf, Gotteszeichen.
Tim Pritlove: Was da im Prinzip so ein bisschen dahinter steht ist, dass sozusagen das Higgs-Boson
Tim Pritlove: und das Higgs-Feld und der Nachweis dessen im Prinzip auch so ein bisschen den
Tim Pritlove: Schluss um das Standardmodell der Elementarteilchen dargestellt hat.
Manfred Krammer: Den Schlussstein oder den Beginn von neuen Erkenntnissen,
Manfred Krammer: denn das Higgs-Feld und das Higgs-Teilchen ist nicht ein beliebiges weiteres Teilchen oder Feld,
Manfred Krammer: von dem wir sehr viele kennen, sondern das Higgs-Feld und Teilchen hat ganz
Manfred Krammer: spezielle Eigenschaften, nämlich fast keine.
Manfred Krammer: Es hat keine Ladung, keine Richtung. Es ist das einfachste Objekt,
Manfred Krammer: das man sich vorstellen kann.
Manfred Krammer: Es ist nur ein Feld, das das ganze Universum durchdringt.
Tim Pritlove: Aber das tun ja alle Felder.
Manfred Krammer: Aber mit Richtungen. Mit Richtungen, wie zum Beispiel elektromagnetische Felder,
Manfred Krammer: die haben alle Meereigenschaften, Meereparameter.
Tim Pritlove: Das X-Feld hat… Das ist einfach nur da.
Manfred Krammer: Ja, auch das Higgs-Boson, es hat nur Masse. Es hat keine Spiene,
Manfred Krammer: es hat keine Ladung. Also es ist das einfachste Teilchen, das man sich vorstellen kann.
Manfred Krammer: Weiß jetzt noch nicht, welche Rolle das Higgs-Feld und das Higgs-Teilchen noch spielen kann.
Manfred Krammer: Es kann so auch ein, wir nennen es ein Portal, ein Zugang zu der dunklen Materie zum Beispiel sein.
Manfred Krammer: Wenn das Higgs auch an die dunkle Materie koppelt, dann kann das unser Zugang
Manfred Krammer: sein, um die dunkle Materie zu verstehen.
Manfred Krammer: Das Higgs-Feld oder ein Feld mit ähnlichen Eigenschaften wie das Higgs-Feld
Manfred Krammer: kann zum Beispiel auch für die Inflation des Universums verantwortlich sein.
Manfred Krammer: Das haben wir auch noch nicht verstanden.
Manfred Krammer: Warum hat sich kurz nach dem Urknall das Universum inflationär erweitert?
Manfred Krammer: Da ist vermutlich auch ein Feld dahinter und das könnte unter Umständen einige
Manfred Krammer: Theoretiker sagen, das ist das Higgs-Feld selbst, das könnte ein ähnliches Feld sein.
Manfred Krammer: Also das Higgs-Feld, so sehr es das Standardmodell abgeschlossen hat,
Manfred Krammer: kann es auch der Türöffner für neue Erkenntnisse sein.
Manfred Krammer: Und deswegen ist es unser Hauptziel jetzt so viel wie möglich über das Higgs herauszufinden.
Manfred Krammer: Und vielleicht können wir da jetzt einen kurzen Ausblick wagen,
Manfred Krammer: wie kann es am CERN weitergehen.
Tim Pritlove: Genau, darauf würde ich jetzt auch gerne kommen, weil das ist dunkle Materie,
Tim Pritlove: dunkle Energie, das hatten wir hier bei Raumzeit natürlich schon sehr sehr oft.
Tim Pritlove: Das sind einfach zwei von ein paar ganz elementaren Fragen der Physik,
Tim Pritlove: wo man irgendwie weiß, wir beobachten etwas, das nennen wir so,
Tim Pritlove: deswegen heißt es ja dunkel, nicht weil irgendwas wirklich dunkel ist,
Tim Pritlove: sondern weil man es einfach nicht weiß.
Tim Pritlove: So das verhält sich irgendwie wie Materie, man kann quasi die Schwerkraft bei
Tim Pritlove: der Beobachtung des Weltalls feststellen,
Tim Pritlove: aber man kann sie nicht auf die normale klassische baryonische Materie,
Tim Pritlove: die uns sonst überall umgibt und von der wir wissen, dass sie eben diese Schwerkraft
Tim Pritlove: erzeugt, wir sehen diese Materie nicht.
Tim Pritlove: Also entweder gibt es irgendeine andere Materie, deswegen auch dieser Arbeitstitel
Tim Pritlove: dunkle Materie oder eben was auch immer anderes, was dann eben eine entsprechende
Tim Pritlove: Wirkung hat und vielleicht zu der Schwerkraft dazu kommt oder so oder die irgendwie verstärkt.
Tim Pritlove: Und die dunkle Energie, genauso dunkel und unklar,
Tim Pritlove: die halt in irgendeiner Form das Universum ja nicht nur zu dieser initialen
Tim Pritlove: Expansion getrieben hat, sondern ja auch immer noch weiter dazu beiträgt,
Tim Pritlove: dass es sich weiter beschleunigt.
Tim Pritlove: Also wir wissen mittlerweile, dass die Beschleunigung noch weiterhin zunimmt,
Tim Pritlove: zumindest derzeit noch.
Tim Pritlove: Und irgendwann unser Universum so auseinander zerrt, bis wir dann irgendwann
Tim Pritlove: keine Sterne mehr sehen. Dann sind wir zwar nicht mehr hier,
Tim Pritlove: aber theoretisch steht das sozusagen auch noch auf der Liste.
Tim Pritlove: Das sind zwei Themen, die hier sicherlich auch mit eine Rolle spielen.
Tim Pritlove: Und was sind die nächsten großen Ziele noch darüber hinaus?
Manfred Krammer: Aus den Gründen, die ich gerade gesagt habe, dass das Higgs so interessant ist,
Manfred Krammer: sind wir uns, und wenn ich uns sage, dann denke ich schon, die Experimentalphysiker
Manfred Krammer: und die Theoretiker einig, dass wir eine Maschine brauchen, mit der wir das
Manfred Krammer: Higgs besonders genau untersuchen können.
Manfred Krammer: Und mit dem LHC haben wir einen Beschleuniger, der Higgs-Teilchen erzeugen kann,
Manfred Krammer: aber er erzeugt sie in einem sehr schmutzigen Umfeld. Wir schießen ja Protonen
Manfred Krammer: auf Protonen, die bestehen aus Quarks und Gluonen.
Manfred Krammer: Das heißt, bei den Kollisionen selbst ist die Energie der Kollision nicht bestimmt.
Manfred Krammer: Das ist der Nachteil und gleichzeitig der große Vorteil eines Hadronbeschleunigers,
Manfred Krammer: weil es finden alle Experimente beim ganzen Energiespektrum gleichzeitig statt.
Manfred Krammer: Und die Bruchteile des Protons fliegen weiter. Also es ist eine sehr schwierige Umgebung.
Manfred Krammer: Hingegen hätte man einen Elektron-Positron-Kollider, wie der Vorgänger des LHC war,
Manfred Krammer: nur bei höheren Energien, dann kann man die Elektron-Positronen,
Manfred Krammer: das punktförmige Teilchen, Sie erinnern sich, so die Energie so einstellen,
Manfred Krammer: dass Higgs-Bosonen mit viel höherer Wahrscheinlichkeit erzeugt werden und auch
Manfred Krammer: bei genau definierten Energien in einer sehr klaren Experimentierumgebung Und
Manfred Krammer: mit einer solchen Maschine,
Manfred Krammer: wir nennen diese Maschine, an der wir derzeit planen und eine Machbarkeitsstudie machen,
Manfred Krammer: den FCCEE, Future Circular Collider Elektron,
Manfred Krammer: damit könnten wir Higgs-Boson extrem genau untersuchen und vielleicht Hinweise
Manfred Krammer: auf die eine oder andere Frage, die ich vorher aufgeworfen habe,
Manfred Krammer: oder die Sie jetzt aufgeworfen haben, finden.
Tim Pritlove: Das ist dann sozusagen das, was nach dem LHC kommen könnte.
Manfred Krammer: Das könnte nach dem LHC kommen. In der Planung,
Manfred Krammer: in der Machbarkeitsstudie, die wir derzeit machen,
Manfred Krammer: würde das einen neuen Ring bedeuten, mit knapp über 90 Kilometer Umfang,
Manfred Krammer: in dem wir eine solche Elektron-Positron, also wir würden Elektronen auf Positronen schießen,
Manfred Krammer: als Higgs-Factory, das wäre eine Higgs-Factory, Und in dem gleichen Tunnel könnte
Manfred Krammer: man dann, 15 Jahre später, einen noch größeren Hadron Collider einbauen,
Manfred Krammer: der dann zu viel höher in Energien kommt.
Manfred Krammer: Ähnlich wie wir es am CERN schon einmal gemacht haben. Ich habe die Maschine,
Manfred Krammer: den Large Electron Positron Collider, noch nicht erwähnt.
Manfred Krammer: Das war die Maschine, die in dem gleichen Tunnel, in dem jetzt der LHC ist,
Manfred Krammer: installiert war und mit dem man Präzisionsmessungen der Z- und W-Bosonen durchführen konnte.
Tim Pritlove: Wir haben ja zum LHC jetzt noch gar nicht so viele Daten gesagt,
Tim Pritlove: aber das ist ja in dieser Kaskade der Beschleunigerringe, die hier gebaut wurden, der bisher größte.
Tim Pritlove: Und wenn man halt einmal durch die ganze Röhre durchfährt, dann hat man irgendwie
Tim Pritlove: ungefähr 27 Kilometer zurückgelegt.
Tim Pritlove: Das sind glaube ich so knapp vier Kilometer im Durchmesser.
Tim Pritlove: Das liegt hier unterhalb dieses Geländes, an dem wir uns jetzt auch gerade befinden,
Tim Pritlove: teilweise in Frankreich, teilweise in der Schweiz.
Tim Pritlove: Wenn man jetzt diesen FCCE bauen würde mit 100 Kilometer Durchmesser,
Tim Pritlove: etwas mehr als 90, nicht Durchmesser, Entschuldigung, Umfang,
Tim Pritlove: genau, dann müsste man...
Tim Pritlove: Weiter graben. Und wie tief ist der LHC?
Manfred Krammer: In etwa 100 Meter unter der Erde.
Tim Pritlove: Und wie tief wäre dann der Nachfolger? Wäre der noch tiefer?
Manfred Krammer: Der wäre etwas tiefer, aber es hängt natürlich von der Oberflächentopologie ab.
Manfred Krammer: Der Grund für die Tiefe ist nicht,
Manfred Krammer: dass man tief bauen muss, damit keine Radioaktivität austritt oder sonst irgendwas,
Manfred Krammer: sondern damit man in einer bevorzugten Geologie den Tunnel baut,
Manfred Krammer: sogenannte Molasse, die sich leicht bohren lässt.
Manfred Krammer: Das ist der Grund für die Tiefe der Tunnel.
Tim Pritlove: Dass man sich hier nicht durch den Granit fressen muss oder so,
Tim Pritlove: gibt es ja hier auch eine ganze Menge.
Manfred Krammer: Das ist zum Beispiel Teil der Feasibility Study, dass man eine Platzierung des
Manfred Krammer: Tunnels findet, wo sich der Tunnel relativ günstig und mit geringem Risiko realisieren lässt.
Tim Pritlove: Ja, aber das wird noch ein bisschen dauern, glaube ich.
Manfred Krammer: Momentan planen wir den LHC noch einmal kräftig aufzurüsten.
Manfred Krammer: Wir nennen ihn dann den Heilume-LHC. Das passiert jetzt schon und wird dann
Manfred Krammer: im Jahr 2028 abgeschlossen sein und 2029 beginnt dann diese zweite Phase vom
Manfred Krammer: LHC mit deutlich höherer Intensität.
Manfred Krammer: Parallel dazu müssen wir natürlich auch die Experimente umbauen,
Manfred Krammer: damit sie diese höhere Intensität verarbeiten können. Wir bauen dann neue,
Manfred Krammer: bessere Experimente ein, Detektoren ein und dieser verbesserte LHC soll dann
Manfred Krammer: bis etwa 2040-21 laufen.
Manfred Krammer: Parallel dazu könnte man mit den Vorbereitungsarbeiten für den FCC beginnen.
Tim Pritlove: Und? Wird das was? Kostet eine Menge Geld, ne? Nehme ich mal an.
Manfred Krammer: Die Forschung ist natürlich nicht billig. Andererseits ist eine Forschung,
Manfred Krammer: an der alle Länder, die diese Forschung betreiben, mit zahlen.
Manfred Krammer: Mit beitragen und mit zahlen.
Manfred Krammer: Also so gesehen ist es eine sehr
Manfred Krammer: effiziente Art und Weise, diesen Forschungsbereich weiter zu betreiben.
Tim Pritlove: Ja, ich denke, das ist der Vorteil dieses Standorts, dass hier man einfach auch
Tim Pritlove: wirklich zusammenarbeitet.
Tim Pritlove: Ich meine es gibt viel Forschung, die sehr national angelegt ist.
Tim Pritlove: Gibt es überhaupt einen vergleichbaren internationalen Ort zum Zernen,
Tim Pritlove: wo in ähnlicher Dimension gearbeitet wird? Mir würde da jetzt erstmal so,
Tim Pritlove: abgesehen von der Raumfahrt, so nichts einfallen.
Manfred Krammer: Naja, in dem Ausmaß, was die Internationalität anlangt, wahrscheinlich nicht.
Manfred Krammer: Aber in anderen Forschungsbereichen wird schon sehr breit international zusammengearbeitet.
Manfred Krammer: Zu erwähnen wäre vielleicht die Forschung der Gravitationswellen.
Manfred Krammer: Auch hier waren die Resultate nur möglich, weil viele Nationen gemeinsam gearbeitet
Manfred Krammer: haben und über Jahrzehnte das Projekt vorangetrieben haben.
Manfred Krammer: Also es gibt schon Deutschland, USA, Italien und Japan.
Tim Pritlove: Das ist richtig. Und man sieht es natürlich auch,
Tim Pritlove: wie schon erwähnt, in der Raumfahrt, wo halt die ESA ja im Prinzip ähnlich auch
Tim Pritlove: wie auch die ESO schon immer eine sehr internationale und auch schon längst
Tim Pritlove: nicht mehr so europäisch, nur europäische Organisation ist.
Tim Pritlove: Trotzdem ist das Zernen schon noch eine Besonderheit, oder? In den wissenschaftlichen
Tim Pritlove: Organisationen, so wie es aufgestellt ist.
Manfred Krammer: Ja, sicher. Und ich glaube, der Grund ist die Konvention, die eben in den 50er
Manfred Krammer: Jahren geschrieben wurde, die erstaunlicherweise noch so aktuell ist,
Manfred Krammer: dass sie praktisch nicht geändert wird.
Manfred Krammer: Also die Statuten des Zerns? Genau. Eine Änderung wäre jetzt auch wahrscheinlich
Manfred Krammer: fast unmöglich durchzuführen, wenn Sie eine Änderung durch 21 Parlamente in
Manfred Krammer: Europa bringen müssten.
Manfred Krammer: Die Personen, die diese Statuten damals, die Konvention geschrieben haben,
Manfred Krammer: die waren schon sehr sehr vorausschauend und weitsichtig.
Tim Pritlove: Was ist so die Essenz dieser Statuten, die es so besonders machen?
Manfred Krammer: Die Offenheit der ZERN-Forschung,
Manfred Krammer: die Offenheit auch gegenüber anderen Nationen, Standorten, denn zum Beispiel
Manfred Krammer: der ZERN wurde ursprünglich am Standort Schweiz gegründet.
Manfred Krammer: Der Übergang zu einer Anlage, die dann auch in Frankreich sich befindet und
Manfred Krammer: wir haben auch ein ZERN-Gelände in Frankreich, wurde von den Statuten nicht ausgeschlossen.
Manfred Krammer: Der CERN ist mittlerweile seit kurzem auch an Experimenten beteiligt,
Manfred Krammer: die in den USA stattfinden.
Manfred Krammer: Auch das ermöglicht die Konvention.
Manfred Krammer: Also ja, ich glaube, die wurde damals wirklich sehr weitsichtig verfasst.
Tim Pritlove: Immerhin hat sie zu all diesen Erfolgen geführt und wenn man sich den Standort heute anschaut,
Tim Pritlove: live und kicking, ein Ein riesiges Gelände, mit der Straßenbahn hier hingefahren,
Tim Pritlove: die Straßenbahn war so voll, wie viele Stationen wird's wohl dauern,
Tim Pritlove: bis sie dann mal leer ist und wieder Sitzplätze gibt.
Tim Pritlove: Aber es blieb voll und alle wollten dann halt dort zum Zerren.
Tim Pritlove: Und zwar ein diverses Publikum, ein sehr internationales Flair,
Tim Pritlove: was man schon in der Straßenbahn spürt und das ist hier so ein bisschen der
Tim Pritlove: Hauch, der hier durch die Flure weht.
Tim Pritlove: Ja, Herr Krammer, ich würde sagen an der Stelle machen wir mal ein Schlussgespräch
Tim Pritlove: über den ersten Überblick hier über das CERN. Vielen Dank für die Ausführung.
Manfred Krammer: Ja, gern geschehen, hat mich sehr gefreut.
Tim Pritlove: Ja und ich kann nur sagen, vielen Dank fürs Zuhören hier bei Raumzeit,
Tim Pritlove: das war jetzt wie gesagt unser erster Blick ins Zern und wir werden uns jetzt die anderen Teile,
Tim Pritlove: die hier noch eine große Rolle spielen, Sendung für Sendung näher anschauen.
Tim Pritlove: Um so ein bisschen dahinter zu kommen, was hier alles gemacht wird.
Tim Pritlove: Ja, bis dann, sage ich Tschüss und bis bald.