21.02.2024: Raumzeit Live auf der Bühne mit Ulf Merbold im Zeiss-Großplanetarium in Berlin

Nach langer, langer Zeit kehrt Raumzeit wieder zurück auf die Bühne und das wieder im Kuppelsaal des Zeiss-Großplanetarium in Berlin. Und da möchte ich natürlich nicht alleine herumsitzen sondern lade alle Hörerinnen und Hörer ein, an dem Abend teilzunehmen.

Das ganze findet am Mittwoch, den 21. Februar 2024 um 20 Uhr statt. Die Tickets für die Veranstaltung sind jetzt verfügbar. Sie sind allerdings auch sehr begrenzt, da die Kuppel nur ca. 300 Personen fasst. Der Eintritt beträgt 9,50 EUR (ermäßigt 7,50 EUR).

An dem Abend werde ich mich wie immer mit einem erfahrenen Gesprächspartner aus der Raumfahrt und/oder Wissenschaft unterhalten. In diesem Fall ist es kein geringerer als der ehemalige deutsche Astronaut und Leiter des Europäischen Astronautenzentrums Ulf Merbold.

Wir werden im Gespräch in die Frühzeit der Europäischen Raumfahrt eintauchen. Ein Thema, dass in den letzten Folgen von Raumzeit schon häufiger angeschnitten wurde aber hier aus einer sehr persönlichen Perspektive besprochen werden soll. Eine Reise in die Zeit der Space Shuttles, des SpaceLab und der Raumstation Mir.

Das Gespräch wird auf der Kuppel vom Team des Planetariums mit Visualisierungen begleitet und in den bequemen Sitzen des Planetariums wird Euch der Podcast wohl noch nie so nahe gekommen sein wie dort 🙂

Ich freue mich sehr auf Euch. Vor und nach der Veranstaltung gibt es sicherlich auch noch Möglichkeit eines kurzen Kennenlernens. Wenn ihr möchtet kommt entsprechend früher vorbei.

RZ118 Raumfahrt-Industrie

Die Rolle der Raumfahrt-Industrie beim Bau und Betrieb von Raumfahrzeugen

Firmen wie OHB in Bremen übernehmen in der Raumfahrt eine kritische Rolle. Als Partner der Wissenschaft und Raumfahrtagenturen begleiten sie die Planung und übernehmen den Bau der Raumfahrzeuge und Nutzlasten. Die von ihnen mit entwickelte Technik erlaubt dabei, die Satelliten immer moderner werden zu lassen und zunehmend kostengünstiger zu betreiben.

Aber nicht nur das Zustandekommen von Missionen steht im Fokus dieser Unternehmen. Immer wichtiger wird die Planung des Missionsendes, der Rückführung, Entsorgung und ggf. auch die Verlängerung von Missionen nehmen immer breiteren Raum ein. Die Problematik der Weltraumschrotts stellt die Raumfahrt vor neue Herausforderungen, die künftig mit neuen Lösungen für Planung, Reparatur oder Rettung von Missionen beantwortet werden müssen.

Dauer:
Aufnahme:

Charlotte Bewick
Charlotte Bewick

Wir sprechen mit Charlotte Bewick, Abteilungsleiterin für wissenschaftliche Missionen bei OHB in Bremen. OHB ist einer der Unternehmen, die in Europa Raumfahrzeugbau betreiben. Wir sprechen über die Aufgaben der Industrie bei der Planung von Missionen, über Fokus und Kommunikation und Organisation der eigenen Arbeit und auch über die spezielle Herausforderung der Weltraummüll-Problematik. Charlotte Bewick ist auch Gründerin des OHB-Weltraumschrott-Kompetenzzentrums und macht sich viel Gedanken darüber, wie Raumfahrt künftig technisch und rechtlich gestaltet werden muss, um die Raumfahrt auch in den nächsten Jahrzehnten noch sicher und bezahlbar zu halten.


Für diese Episode von Raumzeit liegt auch ein vollständiges Transkript mit Zeitmarken und Sprecheridentifikation vor.

Bitte beachten: das Transkript wurde automatisiert erzeugt und wurde nicht nachträglich gegengelesen oder korrigiert. Dieser Prozess ist nicht sonderlich genau und das Ergebnis enthält daher mit Sicherheit eine Reihe von Fehlern. Im Zweifel gilt immer das in der Sendung aufgezeichnete gesprochene Wort. Formate: HTML, WEBVTT.


Transkript
Tim Pritlove
Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit, dem Podcast über Raumfahrt und andere.Kosmische Angelegenheiten.Ich begrüße alle hier zur 118. Ausgabe von Raumzeit und heute bin ich mal wiederauf Reisen gegangen und habe mich nach Bremen begeben, Um ja mal ein Thema auf die Liste zu holen,was so ein bisschen noch am Seitenrand stand die ganze Zeit.Konkret soll es nämlich heute gehen um die Einbindung der Industrie in die Raumfahrt.Da wo also die Maschinen nicht nur gestaltet, sondern eben auch konkret gebaut werden.Ja und da begrüße ich erstmal meine Gesprächspartnerin für heute, Charlotte Burg.
Charlotte Bewick
Hi.
Tim Pritlove
Hallo Charlotte, wunderbar. Wir sind in Bremen und zwar ganz konkret sind wirhier bei OHB, ein Name, den man in der Raumfahrt kennt.Sicherlich kein Unternehmen, was so eine deutschlandweite Resonanz hat,aber natürlich in der Raumfahrt bekannt ist wie ein bunter Hund.Ursprünglich hieß das mal Otto Hydraulik Bremen GmbH.
Charlotte Bewick
Das stimmt. Und dann hieß es mal orbitale Hochtechnologie Bremen und mittlerweilehaben wir nur noch die Buchstaben, glaube ich, OHB ohne Bedeutung.Ja, genau. Ja, ich glaube in der Raumfahrt sind wir sehr bekannt.Wir sind drittgrößte Satellitenbauunternehmen in Europa.Aber ich glaube auch in Bremen kennt man uns sehr gut, sehr wohl.
Tim Pritlove
Kann ich mir vorstellen.
Charlotte Bewick
Wir haben viele Mitarbeiter hier, aber sonst haben wir nicht so die Prominenzwie jetzt Airbus oder so, wo man ja auch die Flugzeuge vor allem kennt.Das machen wir nämlich nicht. Wir machen reine Raumfahrt.
Tim Pritlove
Aber klein ist der Standort ja nicht. Also wenn ich das richtig sehe,sind das so knapp 3000 Mitarbeiter.Das ist ja schon ein etwas größerer mittelständischer Betrieb kann man sagen.
Charlotte Bewick
Absolut. Wir sind auch stark gewachsen. Ich bin seit zehn Jahren in der Firmaund als ich hierher kam, waren es ein paar hundert.Genau wie viele weiß ich nicht mehr, aber wir sind stark gewachsen in den letzten zehn Jahren.
Tim Pritlove
Also wir haben ja hier so einen Standort, ich glaube, auch in der Nähe der Universitätin Bremen und auch in der Nähe von anderen wichtigen Raumfahrtnahen, Instituten,wissenschaftlichen Organisationen, der Fallturm ist glaube ich nicht weit.Das war ja sicherlich eine bewusste Entscheidung, sich hier einzubetten.
Charlotte Bewick
Ja, das war vor meiner Zeit, aber ich finde es passt sehr gut.Wir sind ein Unternehmen, wir sind stark an Forschung, Entwicklung,Wissenschaft dran und darum hier oben im Technologiepark in der Nähe der Uni,in der Nähe vom DLR und Zahm hattest du ja auch eben angesprochen,das ist ein super Standort.
Tim Pritlove
So, stellt sich natürlich erstmal die Frage, was hat dich denn hier hingeführt?Du bist ja, glaube ich, Luft - und Raumfahrttechnikerin, wenn ich das richtigsehe. So eine Ausbildung, die hast du wo gemacht?
Charlotte Bewick
Ich habe in Berlin studiert, an der TU Berlin habe ich Luft - und Raumfahrttechnikstudiert, habe dann einen Master in Space Engineering and Astronautics gemacht in England,in Cranfield University und danach habe ich einen PhD gemacht in Glasgow ander Strathclyde University und mein Fokus da war, nennt er sich,Habe ich vergessen? Nein. Quatsch. Space Mission Applications of High Area toMass Ratio Orbital Dynamics.
Tim Pritlove
Wow, that's a mouthful.
Charlotte Bewick
Ja.Heißt? Also es geht um Körper mit einem großen Oberfläche -zu -Masse -Verhältnis,die im Weltraum, also im Orbit sich befinden.Und dadurch, dass die Oberfläche so groß ist, erfahren sie überproportionalviel Oberflächenkräfte, wie zum Beispiel Sonnendruck, ganz genau,Solardruck, aber halt auch Drag zum Beispiel.Und wir hatten geschaut, was passiert mit diesen Objekten, wie verhalten die sich?Und dann haben wir oder habe ich Anwendungen definiert. Und eine Anwendung,die da rauskam, war, dass man auch aus sehr hohen zirkulären Orbits mithilfedes Solardrucks passiv den Wiedereintritt forcieren kann,wenn man seine Oberfläche gezielt zu einem bestimmten Zeitpunkt ändert.Sprich, man hat zum Beispiel einen Ballon dabei, den man zu einem gewissen Zeitpunkt,genauen Zeitpunkt, bevor er berechnet ist, aufbläst.Und dann sorgt der Solardruck dafür, dass das Perigeum des Orbits,also das ist der Punkt, der der Erde am nächsten ist, immer näher zur Erdoberflächekommt, weil der Orbit insgesamt elliptischer wird.Und dann, wenn der dann niedrig genug ist, dann hat er dort so viel Luftwiderstand,dass der ganze Satellit wieder eintritt.Da bin ich auch in diese Weltraumschrott -Thematik reingegangen.Jedenfalls mein Fokus war eben Orbitaldynamik, war sehr mathematisch orientiert.Und dann habe ich, nachdem ich mein PhD abgeschlossen hatte oder ich habe nochmeine, meine Arbeit war noch nicht geschrieben, aber meine Forschung war zu Ende,da habe ich mich umgeschaut nach möglichen Stellen und habe hier eine ganz ansprechendeStelle gefunden bei ORB, nämlich Systemingenieurin in der Vorentwicklung.Und und hab mich beworben und hab die Stelle bekommen. Das ist jetzt über zehnJahre her und seitdem bin ich hier bei OHB in Bremen in der Vorentwicklung undmittlerweile, also von Systemingenieurin, leitende Systemingenieurin,bin ich mittlerweile Abteilungsleiterin und Projektmanagerin.
Tim Pritlove
Für welche Abteilung genau?
Charlotte Bewick
Wissenschaftsmissionen.
Tim Pritlove
Wissenschaftsmissionen, was ein Schwerpunkt ist bei OHB, kann man sagen.Okay, spannend. Also das deutet ja auch schon ein anderes Thema an,auf das wir sicherlich noch mal eingehen, aber so dieser Wiedereintritt,das ist natürlich ein heißes Thema seit einigen Jahren in der Raumfahrt,weil das halt einfach mal mit eingepreist werden muss.Dass es im Prinzip ja auch ein Memorandum of Understanding gibt.Von Gesetzen kann man ja nicht wirklich sprechen, sozusagen das ist das Ziel,möglichst wenig Schrott zu hinterlassen, weil wir haben halt schon genug imAll wie auf der Erde und da gibt es ja einige Jahre nachzuarbeiten,wo der Fokus nicht so sehr darauf lag, wie man den Ort wieder verlässt und vorallem nicht so verlassen hat, wie man ihn vorzufinden wünscht.
Charlotte Bewick
Absolut, das ist ein wichtiger Punkt, genau.
Tim Pritlove
Aber deine Technik war so ein bisschen das rausfinden, weil man den Regenschirmim richtigen Moment aufspannt, um ein bisschen sich abzubremsen.
Charlotte Bewick
Ja, das war total spannend, weil ich hatte vorher viele Paper gelesen,natürlich ein Literature Review gemacht und so weiter und ich bin halt immerwieder darauf gestoßen,den Luftwiderstand zu nutzen, aber das geht nur bis maximal 800 Kilometer,weil danach wird es zu wenig Luftwiderstand, keine Restatmosphäre und dann mussman sich anders behelfen.Und dann in meinen Simulationen habe ich dann gesehen, das geht ja,man kann ja viel höher noch die Oberfläche nutzen, eben durch den Solardruckund also 3000 Kilometer zum Beispiel gab es eine Zone, in der es möglichst effektivist, 6000 Kilometer in dem Bereich.Und dann war das für mich eine totale Überraschung, dass das vorher noch nichtso richtig aufgetaucht ist und genutzt wurde.
Tim Pritlove
Das würde mich mal interessieren.Wenn ich jetzt richtig zurückrechne, diese Studienzeit muss ungefähr so 2010 herum so gewesen sein.Bist ja jetzt mal ein etwas modernerer Student im Vergleich zu vielen altenHasen, die ich hier schon interviewt habe.Kannst du uns mal so ein bisschen Einblick geben, weil ich finde es immer herausfordernd,gerade wenn man in so einem wissenschaftlichen, technisch -wissenschaftlichenBereich unterwegs ist, sich einen Überblick zu verschaffen.Ich meine, auf der einen Seite muss man sich erstmal die ganze Mathematik unddas Basiswissen und so weiter natürlich auf jeden Fall ranholen,aber man will ja in gewisser Hinsicht auch auf dem Stand der Dinge sein unddie akkumulieren sich natürlich über die Jahre.Das Wissen wird ja nicht komplett verworfen, sondern es kommt halt immer wiederwas dazu. Wie hast du da den Weg gefunden, wirklich festzustellen, da fehlt was?Also hast du irgendwie moderne Recherchemethoden verwendet, zum Beispiel,um irgendwie Paper im großen Stil abzugrasen oder muss man einfach nur viellesen oder sich für intuitiv an das Richtige heranrobben?Hast du da irgendwie einen Pfad, den man empfehlen kann?
Charlotte Bewick
Also erst mal habe ich mich auf diese freie Forschungsstelle beworben,die war aber vom Ziel her schon definiert, also es ging eben um High Area -to-Mass -Ratio Orbital Dynamics.Mein Professor, das war Professor Colin McInnes, kennt sich sehr gut in demBereich aus und der wusste eben, da gibt es noch freie Stellen,Sachen, unbeantwortete Fragen anzuschauen.Das heißt, so ganz ist das natürlich nicht nur auf meinem Mist gewachsen.Und als ich dann dort angefangen habe, war ich erst mal sehr breit aufgestellt.Ich habe gesagt, okay, jetzt erst mal simuliere ich, was passiert überhauptbei dem Oberflächensache. Das ist was, was viele Leute vor mir auch schon gemacht haben.Und dann immer, wenn ich an eine Stelle gekommen bin, wo ich es interessantfand oder so, habe ich immer gesucht nach Papern, die...Sich auch dem widmen und dann dort wirklich ganz klassisch über die Referenzlisteauf andere Papers gestoßen und so weiter und so weiter.Und dann, als die ersten Ergebnisse da waren, das war schon innerhalb von einemJahr, bin ich dann auf Konferenzen gegangen.Und da habe ich meine Arbeit vorgestellt und auch dort wurde ich dann wiedervon Leuten angesprochen, die gesagt haben, hast du mal die Arbeit von das unddas und das und dem und dem angeschaut.Das ist doch ähnlich, da gibt es doch Schnittstellen und so ist das passiert.Also es gab keine sehr modernen Methoden.Ich glaube, das sind die Methoden, die schon vor 100 Jahren in der Wissenschaft so verwendet wurden.
Tim Pritlove
Okay, also funktioniert noch und hat sozusagen auch noch seine Berechtigung.Das ist auch gut zu wissen.Ja, auf jeden Fall.Ja, dann schauen wir doch mal, was OHB jetzt hier eigentlich macht.Also wenn man jetzt so Missionen vorstellt, und ich habe ja hier viele Missionenschon vorgestellt, Sowohl die wissenschaftlichen Aspekte, vielleicht mal mitmehr Fokus auf die Instrumente,aber natürlich dann auch die eigentliche Missionssteuerung, Launch,all diese ganzen Aspekte, da kommt ja eine Menge dazu.Haben wir meistens immer so ein Segment, wo wir kurz darüber sprechen,so okay, warum gibt's denn das überhaupt?So ja, da hat die ESA dann irgendwann mal beschlossen und dann haben wir das halt gebaut.Und das fasst ja eigentlich eine ganze Menge zusammen, weil da gehört ja dannerstmal das Spüren der Notwendigkeit für ein bestimmtes Thema auf der einen Seite,wissenschaftlicher Unterbau, der hier irgendwie gegeben sein muss,dann eine entsprechende Diskussion bis hin zu Machbarkeitsstudien,was ist denn jetzt hier sozusagen überhaupt zu machen.Jetzt seid ihr ja hier, ein Teil davon.Wie schlagen solche Themen bei euch auf?Also ab wann ist überhaupt OHB an so etwas beteiligt?Kannst du uns vielleicht mal erstmal so einen groben Ablauf geben,wie so eine Mission insgesamt vom Zeitrahmen abläuft?
Charlotte Bewick
Ja klar. Also ganz allgemein bei Raumfahrtmissionen unterscheidet man ja zwischenden verschiedenen Phasen, die fast alle Buchstaben haben, außer eine Zahl.Das ist Phase 0 und dann A, B, C, D, E.Wir sind hier in der Vorentwicklung normalerweise für die Phasen 0, A und B1 zuständig.Phase 0 ist eine Art Vorstudie, wo man wirklich ganz grob die Konzepte für eineIdee generiert. Phase A ist die Machbarkeitsstudie, wo man am Ende mit einemMissionskonzept rauskommt.Und Phase B1 ist die erste Detailausarbeitung, wo man am Ende den sogenanntenPreliminary Requirements Review hat.Und da werden die Anforderungen an die Mission nochmal durchleuchtet und eswird entschieden, mit welchen Anforderungen geht man jetzt in die richtige Detailarbeit. Das heißt...Die Anforderungen kommen ja immer von irgendwoher. Die Anforderungen kommenin der Wissenschaftsmission von den Wissenschaftlern.Die Wissenschaftler identifizieren, sie möchten irgendetwas untersuchen undsagen dann, wir brauchen dafür Daten in dem und dem Spektralwand oder mit derund der Frequenz und der Genauigkeit und so weiter.Also richtige Datenanforderungen erstmal nur an das, was wir das Science Productnennen und das Wissenschaftsprodukt.
Tim Pritlove
Also meistens die Instrumente, die dann sozusagen auf dem Satelliten installiert sind.
Charlotte Bewick
Genau, aber man kann sagen Anforderungen an das Gesamtsystem Satellit,aber dann würde man aus diesen Anforderungen an das Datenprodukt,würde man als erstes Anforderungen an das Instrument ableiten können und wennman dann weiß, wie das Instrument aussieht, dann weiß man, was man dafür füreinen Satelliten braucht, damit man das fliegen kann.Aber diese Schritte, also die Wissenschaftler selber, haben meistens gar nichtdie Möglichkeit, das abschätzen zu können, was bedeutet das für den Satelliten,wie schwer wird der, wie teuer wird der vor allem.Und da unterstützen wir. Und das machen wir in dem ersten Schritt meistens pro bono.Also wir sind dann mit Wissenschaftlern im Gespräch und sagen, wir helfen euch, eure,Wissenschaftsanforderungen runterzubrechen und daraus ein erstes ganz grobesSystemdesign zu machen. Und das könnt ihr dann benutzen, um gegenüber ESA,das ist meistens ESA, einen Science -Vorschlag einzureichen,also einen Missionsvorschlag.Und dann, wenn wir das machen, weil sowas springt für uns dabei raus,wir haben dann schon sehr früh Einblicke in kommende Missionen.Und das ist also was, was wir total gerne auch machen und es macht auch Spaß.
Tim Pritlove
Man ist im Gespräch, man zeigt auch, was man drauf hat.
Charlotte Bewick
Das auch, genau. Und wir haben dann gute Connections zu den Wissenschaftlern irgendwo.
Tim Pritlove
Letztendlich, wenn man erstmal… Ich glaube, das würde auch mit einer finanziellenBasis überhaupt nicht funktionieren, weil wo soll die Wissenschaftler das in der Phase hernehmen?
Charlotte Bewick
Ganz genau. Und aber jetzt auch nochmal persönlich gesprochen,macht auch einfach wahnsinnig Spaß, weil man dann auch sehr,sehr frei ist in der Konzeptionierung.Man hat noch gar keine Design -Requirements. Design Requirements sind die,die dann später kommen, die das spezielle Design irgendwie festlegen,wo man dann eingeengt wird in seiner Wahl.Und da sind wir noch ganz frei und das macht besonders viel Spaß.
Tim Pritlove
Klar, da kann man richtig rumspinnen.
Charlotte Bewick
Ja, so ist es wirklich.
Tim Pritlove
Was wäre wenn?
Charlotte Bewick
Ja, und das ist echt richtig cool. Und dann müssen wir natürlich ein bisschengucken, passt das in den Budgetrahmen rein, der jetzt angedacht ist und versuchenauch den Wissenschaftlern zu helfen, diesen einzuhalten, wenn es nicht geht.Also wenn wir merken, okay, das wird viel zu schwer, viel zu teuer oder sowas,dann sagen wir, okay, was wäre, wenn wir stattdessen das und das und das machen?Und am Ende wollen wir halt was haben, was auch Hand und Fuß hat.Und das reichen dann die Wissenschaftler bei der ESA ein.Und dann ist eigentlich unser direkter Kontakt zu den Wissenschaftlern erstmal vorbei. Dann läuft das in der ESA.Die nehmen diese verschiedenen Missionsvorschläge und suchen dann,evaluieren die und suchen dann welche aus. Also ganz konkret läuft jetzt gerade zum Beispiel der M7.M7 ist eigentlich die siebte Science -M -Class -Mission, also mittlere Mission mittlerer Größe.M6 wurde aber ausgelassen, also es ist eigentlich die sechste.Es gab aber M1, M2, M3, M4 und M5.
Tim Pritlove
Also M7, da sind wir gerade… Was waren das für Missionen, um mal einen Vergleichzu haben, was Mittel ist?
Charlotte Bewick
Ja, also Solar Orbiter ist eine. Dann haben wir Plato bei uns,wird gerade gebaut bei OHB, das ist eine Exoplaneten -Finde -Mission.Dann Ariel zum Beispiel ist auch so eine astronomische Mission.Und genau bei, jetzt Envision ist der Kandidat für M5, das ist eine Missionzur Venus, eine Radar -Mission zur Venus.Und jetzt M7 sind wir im Moment noch bei fünf möglichen Kandidaten und davonwird ESA jetzt in den nächsten Wochen drei auswählen, die in die nächste Runde gehen.Und ab dem Punkt, wo dann noch drei über sind, da wird die Industrie wieder involviert.Das heißt, dann bittet uns ESA, Angebote für Studien abzugeben, und zwar Phase A und B1.Und dann wird für alle drei Missionen jeweils zwei parallele Studien durchgeführtfür diese Phase A, also diese Machbarkeitsstudie und diese Missionskonzeptstudie.Und am Ende davon möchte ESA von uns wissen, was sind die Risiken, was sind die Kosten.Welche Requirements, also welche Anforderungen können erreicht werden,also wie hochperformant kann dieses System sein und darum auch mit zwei parallelenIndustriekonsortien, damit man eben eine Art Zweitmeinung dabei hat.Und dann auf dieser Basis von dem Ergebnis von der Phase A wird dann in zweiJahren die tatsächliche Mission ausgewählt, die es dann wird.Und das ist wahnsinnig spannend, weil die Missionen so interessant sind im wissenschaftlichen Bereich.Also wenn wir jetzt bei M7 gucken, was ist noch im Rennen, kann man auch imInternet recherchieren, aber es gibt eine Mission mit zwei Orbitern am Mars.Es gibt eine Mission, die soll auf dem Zwergplaneten Ceres landen.Es gibt eine Mission, wo es eine Hauptspacecraft und viele Töchter -Spacecraftgibt, die in Formation fliegen und das Erdplasma erforschen.Es gibt ein Gamma -Ray Observatory und es gibt noch eine astroseismologischeMission. Also wahnsinnig spannende.
Tim Pritlove
Auch sehr breit gestreut. Total. Schwierig da überhaupt einen Schwerpunkt festzulegen.Aber ich glaube vor den Entscheidungen steht die ESA ja am laufenden Meter da.
Charlotte Bewick
Richtig.
Tim Pritlove
Da weinen immer mehr als sich freuen. Kann ich mir vorstellen.
Charlotte Bewick
Auf jeden Fall.
Tim Pritlove
Okay. Ich habe jetzt drei Phasen gehört. Also eine einzelne Mission,wenn sie denn dann wirklich mal gebaut und geflogen wird, bis zu wie vielenBuchstaben geht das dann noch?
Charlotte Bewick
Also genau, B1 ist normalerweise die letzte Phase, die wir in der Vorentwicklungmachen. Danach gibt es dann ein Angebot, die Mission auch wirklich zu implementieren.Und dann gehen wir ab an die Implementierungsdirektorate hier und dort kommtdann B2. Das ist das Detailed Design.Das endet dann mit dem Preliminary Design Review, PDR.Dann kommt die Phase C, da wird auch schon gebaut, da kommt dann das Critical Design Review am Ende.Und dann die Phase D ist wirklich Assembly, Integration und Testing.Dann wird das ganze Spacecraft zusammengeschraubt, komplett getestet.Und in der Phase E, das ist Operations,da wird es dann gelauncht und der Satellitenbetrieb ist da auch dabei.Und dann spricht man manchmal noch von der Phase F, das Disposal,das kommt wieder dann in diesen Bereich Space debris mitigation.
Tim Pritlove
Okay, also im Prinzip geht es von Null bis F.
Charlotte Bewick
Genau.
Tim Pritlove
Nur, okay, interessant, das istB1, B2 und genau da ist aber auch so eine Trennung der Zuständigkeiten.Fragen Sie mich, warum da nicht einfach die Buchstaben weitergeführt wurden?
Charlotte Bewick
Ja, das ist ganz interessant. Also eigentlich ist Phase B das,wo die Requirements konsolidiert werden und das Design quasi komplett gemacht wird.Das ist theoretisch immer alles auf dem Papier und noch nichts gekauft und dannab Phase C wird gekauft und so weiter.In der Realität ist es nicht ganz so, aber der Schnitt hier ist bis zum B1 -Ende.Kann man das als Systemintegrator mit seinen Unterauftragnehmern gemeinsam das Design machen.Danach muss man anfangen mit den Komponenten, Manufacturing,die Verträge abzuschließen. Und da muss man dann auch den Vertrag mit dem Kundenhaben, weil sonst kann man das nicht weitergeben.Also darum ist da meistens der Schnitt. Aber es gibt tatsächlich auch Ausnahmen.Wir hatten ja Comet Interceptor.Das war eine Science Mission, die wir jetzt gewonnen haben. Also in Italien,UAB Italien wird die implementieren. Wir sind aber auch dabei.Und da wurde es mal ganz anders gemacht. Das war für uns auch ein Novum.Da haben wir nämlich zwei Phasen, Phase 1 und Phase 2.Und Phase 1 ist Phase A, B1 und B2.Und wir haben damals also tatsächlich bis zum Ende der Phase B2 in der Vorentwicklungan dieser Mission gearbeitet.
Tim Pritlove
Also bis zum detaillierten Design.
Charlotte Bewick
Richtig, bis zum Ende des detaillierten Designs.
Tim Pritlove
Ok, also ist auch nicht in Stein gemeißelt, aber im Prinzip ist das so eineArt Gerüst, mit dem man schnell kommunizieren kann, wo befindet sich jetzt so ein Projekt.Ja, ok. Würde ich ganz gerne nochmal in die einzelnen Phasen vielleicht einbisschen reinschauen, weil ich glaube das ist ja dann auch für eure täglicheArbeit dann auch sehr aussagekräftig.Weiß nicht, könnte man sich jetzt mal an einem konkreten Projekt ja vielleicht auch orientieren.Also Null, die Nullphase, wer nimmt da mit wem erst mal Kontakt auf,womit fängt's an, wer ruft wen an?
Charlotte Bewick
Im Science -Bereich läuft die Phase Null meistens bei der ESAB,also ohne Industriebeteiligung.Die machen dort Concurrent Design Aktivitäten.Wir haben aber Phase Null auch hier bei anderen Missionen schon oft gemacht.Und das ist meistens so, dass man da noch nicht mit vielen Partnern zusammenarbeitet,am besten macht man es als Firma alleine, weil zu viele Interfaces und Schnittstellenführen zu Komplikationen.Man muss da ziemlich schnell und interaktiv miteinander arbeiten.Da ist gerade so ein Concurrent Engineering Approach eigentlich super.Wir haben hier zum Beispiel diese CEFO, die Concurrent Engineering Facility.Das ist ein Raum mit vielen Workstations, wo man gemeinsam sitzt und iterativ arbeitet.Also die Idee ist, von jeder Disziplin sitzt dort jemand, ein Strukturingenieur,eine Antriebsingenieurin, Thermalingenieurin und Missionsanalyst und so weiter.Die sitzen alle in diesem Raum zusammen Und man kann ganz schnell das Designzusammenbauen, sprich,da wird was schwerer in der Masse, dann geht das direkt rüber zum Antrieb,dann wird das Delta V angepasst, dann stellt sich heraus, wir brauchen größereTanks, das geht dann an die Akkommodation.
Tim Pritlove
Also Delta V ist dann, wie viel Beschleunigung braucht das Fahrzeug?
Charlotte Bewick
Ja genau. Und dann merkt man, okay, wir brauchen größere Tanks oder größereThruster, dann geht das an die Akkommodation, dann wird das in dem Satellitendesigneingebaut, jetzt muss die die Struktur wieder nachjustieren und so weiter.Das sind solche Kreisläufe, die sonst Wochen dauern können, weil dann kriegtwieder jemand eine E -Mail, dann muss er das bearbeiten, updaten,schickt wieder eine E -Mail.Und wenn man das in diesem CFO -Approach macht, dann sitzen alle gemeinsam indiesem Raum und machen das, was sonst ewig dauern würde, weil man eben immerdiese langen Lead -Zeiten hat, wo man dann wartet, dass jemand irgendeine Aktionmacht. Alles innerhalb von ein paar Tagen.
Tim Pritlove
Wie viele Leute halten sich dann da in diesem Raum auf? Also wie viele Wissenschaftler,die kommen da an und wollen was und wie viele von euch?
Charlotte Bewick
Also das sind meistens erst mal nur Ingenieure. Wir haben selten,dass wir die Wissenschaftler direkt im Raum haben. Manchmal binden wir die mitein, wenn es wirklich darum geht.Da ist noch ganz viel offen, aber sonst sagen wir einfach, das ist der Input von denen.Die briefen uns, die geben uns ihre Anforderungen und dann sitzen da nur Ingenieureund das sind so fünf bis zehn Personen.
Tim Pritlove
Unter anderem ist ja auch, glaube ich, das LISA -Projekt bei euch durchgegangenoder geht noch sozusagen gerade durch?Genau, also LISA läuft ja schon ewig und wir waren mal zu einem Zeitpunkt auch… Also LISA,kurze Erklärung, ist ja Gravitationswellenastronomie im All,also das, was derzeit nur auf der Erde gemacht wird mit drei großen oder weitvoneinander, nicht großen, aber weit voneinander entfernten Satelliten,die ja so einen riesen Dreieck quasi mit Laser aufspannen.
Charlotte Bewick
Millionen von Kilometern.
Tim Pritlove
Millionen von Kilometern voneinander entfernt sind und dann halt entsprechendeStreckungen im Raum messen sollen und ich kann mir vorstellen,wenn man jetzt mit so einem Projekt ankommt, ich meine das ist ja auch so ein Ding,das ist jetzt nicht irgendwie ein Fernsehsatellit oder so, was schon tausendmalirgendwie gebaut wurde und wo man auf Dinge zurückschauen kann und sagen,ja okay, letztes Mal haben wir das so gemacht,hat auch im Wesentlichen funktioniert, aber hier würden wir gerne noch ein bisschendran drehen, dann kriegt man das wahrscheinlich so im Nachmittag irgendwie weg.Aber wenn jetzt sowas auf dem Tisch liegt, wo ja im Prinzip,gut es gab jetzt diese Lisa, wie hieß sie?Passfinder Mission. Genau, wo das ja im Prinzip einmal ausprobiert wurde.Also da hat man jetzt sozusagen zumindest schon mal so dieses,ja wir wissen das funktioniert auch, trotz alledem, den Moment wo sich die Größenordnungenauch ändern, dann hat das ja ganz neue Anforderungen.Warst du damit dabei oder weißt du wie das wohl gelaufen sein könnte oder kannstdu vielleicht mal so ein bisschen versuchen darauf zu projizieren?
Charlotte Bewick
Also Lisa ist eine Mission, die ist schon ganz, ganz lange in der Mache.Und da hat sich auch schon ganz, ganz viel einfach umgeändert und gewandelt.Also wir waren auch mal gar nicht in Lisa involviert und jetzt sind wir ganzdoll involviert, auch weil die Mission selber schon so viele Wandlungen durchgemacht hat.Und jetzt kommen wir in die heiße Phase, denn wir erwarten jetzt,dass demnächst das große ITT rauskommt, also das große Angebot geschrieben wirdfür das tatsächliche Bauen von LISA.Und genau, LISA ist eine wahnsinnig spannende, coole Mission,weil es eben darum geht – das kann man sich eigentlich gar nicht vorstellen– aber mit diesen Satelliten in so einem riesigen Abstand zu fliegen und dannaber auch hochgenau den Abstand zueinander zu messen mit diesen schwebenden Massen,um äußere Störungen ausschließen zu können.
Tim Pritlove
Die Goldwürfel, die da frei fliegen in den Satelliten selber drin.
Charlotte Bewick
Ja, also das ist richtig cool, aber auch extrem und ganz, ganz hoch anspruchsvoll.Und darum hat das so lange gedauert. Darum gab es so, so lange,so viele Vorstudien, weil es ganz viele Effekte gibt, wenn man dann ins Detail guckt.Jedes Mal, wenn man denkt, jetzt machen wir eine Detaillierung mehr,kommt, wir müssen noch viel genauer anschauen.
Tim Pritlove
Und die allerwenigsten Missionen haben ja überhaupt diesen Luxus erstmal dieTechnik in einer Mini -Version zu testen bevor man es los schickt.Also das Allermeiste was ja im All landet sind Prototypen.So und in dem Fall gab es zumindest schon mal eine Vorstufe davon.
Charlotte Bewick
Aber es zeigt auch wie anspruchsvoll das ist, weil das wirklich ungewöhnlichist, dass man so etwas macht.Und ja und da wird es jetzt, da kommen wir jetzt demnächst hin,dass wir da wirklich jetzt Angebote schreiben und dass es tatsächlich realisiertwird. nach langer, langer, jahrzehntelanger Vorarbeit. Das ist aber ungewöhnlich.Also LISA ist eine L -Class Mission, also eine Large -Class Mission.Die letzte, die erste L, L1, ist JUICE. Das ist der JUICE, Jupiter,Ice, Sea, Moon Explorer, der ist ja vor kurzem gelauncht.LISA wird jetzt die zweite L -Class Mission und dann danach kommt vermutlichdas Röntgen -Observatorium Athena.Und diese Missionen sind berüchtigt dafür, dass sie lange, lange Entwicklungszeitenhaben, dass sie auch sehr teuer sind, aber weil sie eben auch wirklich so amRande von dem sind, was man machen kann. Also wirklich Pioniermissionen.Aber man kann sie jetzt nicht so gut als Beispiel verwenden,weil sie eben so extrem… Okay, ich sehe, ich habe mich da ein bisschen verfangen.
Tim Pritlove
Nenn doch mal ein Beispiel, in dem du vielleicht auch selber dabei warst.Dass wir uns einfach mal diese Phase Null noch mal genauer vorstellen können.
Charlotte Bewick
Genau. Wir können vielleicht einfach nochmal über Comet Interceptor sprechen.Das ist zwar mit diesen Phasen ein bisschen anders gelaufen,aber das war sehr, sehr schnell und das war auch, finde ich, extrem spannend.
Tim Pritlove
Also ist eine Mission, die wir hier noch nicht beleuchtet haben,kann man vielleicht mal kurz sagen.Also Comet Interceptor ist so die Idee, dass man gerne mal einen Kometen einfangenmöchte, der noch nicht schon fünfmal da war, sondern der mehr oder weniger daserste Mal ins Sonnensystem eintritt und sich dann eben der Sonne nähert.Sprich, bevor er das erste Mal angeschmolzen wird, dass man die Möglichkeithat Proben zu entnehmen,als das Ding noch so richtig alt ist und das Problem ist in dem Moment,wo man so einen entdeckt, dann baut manchmal mal eben eine Rakete und startetdie und ist rechtzeitig da.Das heißt man muss im Prinzip schon im All sein und das ist glaube ich hierdie Idee, dass man irgendwie am Lagrange -Punkt L2 rumgammelt und wartet biswas kommt. Ist natürlich auch gewagt.
Charlotte Bewick
Ja, also es ist sehr, sehr cool. Man ist eine Art Mitfahrer.Ein Rideshare machen wir zusammen mit Ariel, dem Weltraumteleskop.Und dann fliegen wir zum Lagrange -Zweipunkt und dort warten wir dann.Und dann das Ganze basiert darauf, dass man geguckt hat, was gab es in der Vergangenheitfür Objekte und welche davon kann man mit welchem Delta -V, also mit welcher Antriebs -…,Fähigkeit erreichen. Und das sollte so ausgelegt sein, dass man möglichst innerhalbvon der Betriebsdauer, ich glaube das sind fünf Jahre, möglichst viele möglicheObjekte erreichen kann.Und dann gibt es noch so ein paar Backups, das sind einfach Asteroiden,wo man hinfliegen könnte, wenn man eben, wenn nichts kommt.Aber es kann natürlich auch sein, dass wir richtig viel Glück haben und es kommtso was Verrücktes wie dieser Omoamor, kannst du dich nicht daran erinnern?Diese lange, schreckte… Genau, wo man halt einfach war so, was ist das?
Tim Pritlove
Alle gleich wieder so, Raumschiff.
Charlotte Bewick
Raumschiff, aber das war ja wohl ein extrasolares Objekt, also eines,was sogar den Ursprung noch nicht mal aus unserem Sonnensystem haben könnte.Also man weiß einfach nicht, was kommt, das ist super spannend.
Tim Pritlove
Aber irgendwas ist ja immer im All.
Charlotte Bewick
Irgendwas gibt es immer, genau. Und im Notfall gibt es eben auch einfach interessante Asteroiden.Aber wenn es einen Kometen gibt, dann ist es ja so,der Komet kommt von weit außerhalb Und des inneren Sonnensystems kommt er indas Innere und wird dann von der Sonne angeschmolzen und beginnt dann diesesKoma zu entwickeln, das ist dieser Schweif.
Tim Pritlove
Meistens lösen die sich, das ist zumindest die Theorie, dass sie sich aus dieserOrtschenwolke lösen durch irgendeine Schwankung.Irgendwas fliegt vorbei, bringt so ein Stück Steinchen aus dem Tritt und danngeht's ab die wilde Fahrt Richtung Sonnensystemzentrum.
Charlotte Bewick
Ganz genau. Und dann kommen sie her und je näher sie an die Sonne kommen,desto mehr fängt an, sich diese Struktur dieses Kometen zu ändern.Das Eis, was da drin ist, schmilzt auf.Es sprüht Partikel und Wasserflocken und so weiter.Alles wird rausgestoßen. Das ist dieser Kometenschweif.Und den nimmt auch das Koma. Und dann würden wir mit unserem mit einem Dezeptorkommen und fliegen voll durch dieses Koma durch.Das heißt, wir mussten erst mal schauen, wie kann man sich davor schützen.Da muss man Schilde mitnehmen.Und die Geschwindigkeiten der Partikel, auf die wir da stoßen,sind viel, viel schneller als alles, was wir aus dem Erdorbit kennen.Da weiß man ja, man muss sich manchmal beschützen gegen zum Beispiel Schrottwolken oder sowas.Aber da haben wir so relative Geschwindigkeiten von 14 Kilometer pro Sekundeoder sowas. Und hier bei dem Koma geht es um 70, also gleich mal einen Faktor 5 höher.Und das war zum Beispiel ein großer Punkt, den wir uns anschauen mussten.Aber tendenziell war die Idee, wir machen das Ganze möglichst günstig,weil es ist ja ein Mitflieger und es ist auch eine sogenannte F -Class Mission,also eine Fast -Class Mission.Es soll schnell entwickelt werden, es soll möglichst günstig sein.Und um das zu realisieren, haben wir unsere HERA -Plattform genommen.HERA ist eine Mission, die kommt nicht aus dem Science -Bereich,ist aber ein bisschen wie eine Wissenschaftsmission, die kommt aus dem Space-Safety -Bereich und das ist die Mission, die zu dem Asteroiden Didymos fliegt.Didymos ist ein Asteroid, der hat einen kleinen Trabanten, also der hat einenkleinen Mond, den man nennt man auch Didymoon, aber der heißt eigentlich anders,ich kenne ihn aber nur unter Didymoon.Also Didymos und der kleine Didymoon und NASA hat eine Mission gemacht,die hieß DART und DART ist in Didymoon eingeschlagen und hat dadurch wahrscheinlichdie Trajektorie von Didymoon um Didymos verändert.Das ist ein Beispiel oder eine Demonstrator -Mission für die bewusste Veränderungder Trajektorie von solchen Objekten gewesen zur Asteroidenabwehr.
Tim Pritlove
DIMORPHOS heißt er.
Charlotte Bewick
DIMORPHOS, so heißt er, genau.
Tim Pritlove
DIMORPHOS und DIMORPHOS.
Charlotte Bewick
Okay. DIMORPHOS ist sein offizieller Name.Und HERA soll jetzt dahin fliegen, um diesen Krater zu untersuchen,den DART -Krater zu untersuchen.Also ganz spannend, total coole Mission, die läuft hier auch bei OHB,die wird hier gerade gebaut und unsere Idee war, wir nehmen,was wir von Hera haben, weil die Missionen sich sehr ähneln und sagen,das ist unser Startpunkt.Und hier fangen wir jetzt an, möglichst wenig zu ändern, um die Mission fürComet Interceptor erfüllen zu können.Denn dann kann man das Ganze relativ günstig realisieren, weil man ja vielesschon hat und nicht nochmal neu erfinden muss.
Tim Pritlove
Dort passt es zu dem fast und günstig sozusagen.
Charlotte Bewick
Ganz genau.
Tim Pritlove
Also Phase 0, hier ging dann also die Initiative von der ESA aus,das war dann sozusagen der Erstkontakt.Also da ruft hier jemand bei dir an und sagt so, hör mal.Neues Projekt, lasst mal treffen.
Charlotte Bewick
Phase 0 hat ISA selber gemacht, intern. Und dann haben sie,als sie damit durch waren und gesagt haben, das passt, das kriegen wir ungefährhin mit dem Budget nach unseren ersten Abschätzungen, da haben sie dann diesesITT veröffentlicht, das heißt Invitation to Tender.Und das bedeutet für uns, wir schreiben ein Angebot.Und da haben sich dann eben verschiedenste Konsortien zusammengetan,unter anderem wir mit unseren Freunden und Schwestern aus Italien,ORB Italia. Und haben auf dieses ITT ein Angebot geschrieben.Jetzt ist es so, dass wir im Wissenschaftsbereich bei der ESA,ja nicht nur, es geht nicht nur darum, die beste Wissenschaft zu machen,sondern es geht auch darum, den geografischen Return zu erfüllen.Das ist ja bei ESA generell immer ein Fall, das habt ihr bestimmt auch schon mal besprochen.
Tim Pritlove
Geografischer Return?
Charlotte Bewick
Also die verschiedenen Beitrittsländer der ESA zahlen ihr Geld.Und im Wissenschaftsbereich ist das ganz besonders interessant,denn jedes Land muss beim Wissenschaftsbereich teilnehmen.Also man kann nicht für eine bestimmte Mission ein Abonnement abschließen undda sagen, okay, hier, ich tue mein Geld in diese Mission.Sondern jeder muss einen gleichmäßigen Beitrag, der ans GDP,also an das Bruttoinlandsprodukt gekoppelt ist, beitragen zum Wissenschaftsprogramm.Und gleichzeitig hat ESA aber die Verpflichtung, dafür zu sorgen,dass das Geld möglichst gerecht wieder zurückfließt in die Länder.Also genau nach dem, was man beigetragen hat, das fließt auch wieder zurück.Und da war eben bei, jetzt bei Comet Interceptor, war es so,dass wir aus Deutschland gar nicht so einen riesigen Anteil haben konnten an der Mission.Und darum haben wir dann gesagt, okay, Hera ist trotzdem super geeignet,aber wir machen das zusammen mit unseren Freunden aus Italien.Und wir helfen denen dabei, unsere Heritage weiter zu nutzen und sind dann zusammenmit Italien reingegangen und haben das trotzdem geschafft, HERA dafür fertigzu machen. Nur, dass das jetzt eben in Italien läuft.
Tim Pritlove
Okay, also man hat quasi eine Plattform wieder neu genutzt, weil die eben auchfür diese Anforderungen geeignet ist, weil es ja im Prinzip genau das Gleiche ist.Man jagt den Asteroiden hinterher oder den Kometen oder was auch immer es ist.
Charlotte Bewick
Genau, also dann wurde das Angebot geschrieben, wie gesagt ITT kam von ESO unddann kam eben als erstes diese Phase A und in der Phase A macht man Trade -Offs,das heißt wir sind ganz von Anfang an da hingegangen und haben gesagt, okay,wir versuchen möglichst viel von HERA zu nutzen, da wo es Sinn macht,aber wo macht es keinen Sinn und wir haben diese ganzen Punkte versucht rauszufinden.Wo unterscheidet sich diese Mission Comet Interceptor von der Mission HERA undein Punkt habe ich gerade angesprochen, ist dieses Dust Shield,was man braucht, weil man eben durchs Koma fliegt. Aber es gibt auch noch andere.Zum Beispiel waren die Anforderungen an das Antriebssystem andere und so.Und wir haben halt überall aufgestellt, was sind die größten Unterschiede undwas sind unsere Optionen.Zum Beispiel bei dem Antriebssystem haben wir dann gesagt, okay,wir können wieder das Antriebssystem von HERA wiederverwenden oder wir könntenein anderes benutzen, zum dieses oder dieses und haben dann die Missionsoptionendurchgerechnet und zwar versucht möglichst abzuschätzen,was hat das für einen Impact auf die Masse, was hat das für einen Impact aufdie Komplexität, auf die Risiken,auf die Kosten und dann in jedem dieser Trade -Off -Punkte jeweils die besteOption auszuwählen und dann am Ende der Phase A haben wir unser Missionskonzeptdann konsolidiert und damit haben wir alle Trade -Offs geschlossen und wissenmit diesem Konzept gehen wir jetzt in die nächste Stufe, nämlich in die Ausarbeitung der Details.
Tim Pritlove
Heißt das, dass jetzt beim Comet Interceptor auch euer Concurrent EngineeringFacility zum Einsatz gekommen ist?
Charlotte Bewick
Ja, tatsächlich. Also im Angebot haben wir das gemacht.Da muss man ja innerhalb von ein paar Wochen dann eben sein Angebot zusammenmachen und da haben wir dann, finden wir immer, dass es ein super nützlichesTool ist, diese Concurrent Engineering Facility zu nutzen.Wir nutzen sie auch manchmal während der Studien, aber vor allem bei Angebotenist es extrem hilfreich.
Tim Pritlove
Kannst du das vielleicht nochmal ein bisschen beschreiben, wie das dann konkret abläuft?Also wir hatten ja schon die Situation, alle sitzen jetzt irgendwie in einemRaum und ihr habt dann sozusagen spezialisierte Software, um da quasi parallelan so einem Plan zu arbeiten. Kann man sich das so vorstellen?
Charlotte Bewick
Ja, es ist mehr eine Arbeitsweise, aber es gibt auch Software.Aber es geht vor allem darum, wir haben einen, der leitet diese Facility undder bereitet sich darauf vor und der moderiert das Ganze und hat vorher schonalles zusammengetragen, was man dafür braucht.Also die Missionsanforderungen und hat so eine Art Zeitplan entwickelt und danngeht man wirklich, das ist wie so ein Workshop, kann man sagen.Und die Teilnehmer wissen auch,was sie erwartet und dann benutzen wir bestimmte Software -Tools auch.Also wir benutzen zum Beispiel ein Tool, mit dem man Actions vergeben kann undsynchron an Dokumenten und so arbeiten kann, dass man da gleichzeitig an bestimmteSachen zugreifen kann und so.Aber der Kern davon ist wirklich dieses, man kommt zusammen,man hat einen festen Zeitplan und in diesem Zeitplan macht man mehrere ganzschnelle Iterationen des Designs.
Tim Pritlove
Aber die Software ist dann so in -house entwickelt oder sind das einfach auchWerkzeuge der Luft - und Raumfahrtindustrie, die zum Einsatz kommen?
Charlotte Bewick
Also es werden erstmal Werkzeuge, also erstmal werden die Tools,die darin verwendet werden, sind nicht nur für die CEFO.Die meisten sind halt Sachen, die man sowieso auch verwendet.Zum Beispiel für Missionsanalyse wird einfach das normale Missionsanalyse -Tool verwendet.Es gibt aber auch spezielle CEFO -Software, aber da weiß ich nicht genau,welche das ist. Ich glaube nicht, dass die speziell für OHB entwickelt ist.
Tim Pritlove
Also es ist sozusagen ein Modus in dem man sich dann befindet und da geht esdann schnell und ich kann mir vorstellen, dass das eine Menge Spaß macht,dann immer sozusagen mit den anderen Experten rum zu optimieren,weil das ist halt immer so das Problem.Mit Optimierung heißt, man versucht halt einen optimalen Zustand zu erreichenund jeder möchte gerne so, wäre aber cool, wenn ich jetzt hier noch das einbisschen größer baue und dann kommen irgendwie die Thermiker und sagen, wird viel zu heiß.Ja, müssen wir so machen und dann sagen, ja nee, da kriegen wir aber den Antriebnicht für gebaut, dann ist daszu schwer, dann kriegen wir das nicht gelauncht und nicht all so Sachen.Und am Ende steht irgendjemand und sagt, ja habt euch jetzt schön ausgedacht,aber es ist viel zu teuer.
Charlotte Bewick
Ja, also ich muss sagen, ich habe ein paar Mal an solchen Sessions teilgenommenund ich fand es jedes Mal einfach faszinierend, wie viel man hinkriegt am Ende.Hat man wirklich Seitenweise, Konzepte, Bilder, Analyseergebnisse und so weiter.Es ist richtig komplett nach einer Woche Arbeit.Man ist auch durch dann, also es ist anstrengend, einfach weil man die ganze Zeit konzentriert ist.Das Gehirn läuft die ganze Zeit auf Hochtouren von allen zusammen,aber am Ende sind eigentlich immer alle total glücklich und stolz,was man da alles zustande bekommen hat.
Tim Pritlove
Und da lernt man dann wahrscheinlich auch eine Menge über die anderen Bedürfnisse.Weil das ja oft so ein bisschen das Problem ist, wenn so Abteilungen alle sofür sich arbeiten und am Ende will man alles zusammenstecken und stellt festso, wir hätten uns vielleicht mal auf einen einheitlichen Stecker einigen sollen,umso früher man sowas macht.Das ist ja eine Metapher, die kann man ja auch auf alle anderen Arbeitssituationenein bisschen übertreiben.Ich glaube jeder, der in einem Unternehmen mit anderen Leuten zusammenarbeitenmuss, kann ganz gut nachfühlen, was das dann für Momente sind.
Charlotte Bewick
Absolut.
Tim Pritlove
Okay, ich wollte noch ein bisschen mal auf diese Phasen, aber die sind vielleicht gar nicht so…,Klar definiert immer, aber wir bewegen uns jetzt hier bei dem Combat Interceptorim Prinzip jetzt in dieser Machbarkeitsstudie.Das heißt, das ist dann schon etwas, wofür OHB dann auch offiziell beauftragtwird, wo schon Geld fließt, wo die ESA sozusagen investiert und sagt,okay, jetzt müsste mal konkreter werden, aber da redet man halt nicht mehr mitden Wissenschaftlern, sondern eben schon mit Leuten von der ESA.
Charlotte Bewick
Ja, richtig, genau. Also ab dem Punkt reden wir nicht mehr mit den Wissenschaftlern,ESA redet noch mit den Wissenschaftlern.Aber zu dem Zeitpunkt ist es ja so, dass während dieser Machbarkeitsstudie,dass es eigentlich immer mindestens zwei parallele Studien gibt.Also man befindet sich in einer Wettbewerbssituation und da wäre es nicht fair,wenn dann ein Konsortium mit den Wissenschaftlern direkt redet.Darum übernimmt ESA diese ganze Kommunikation.Aber die sind weiterhin eingebunden, gerade wenn es darum geht,dass zum Beispiel von uns rausgefunden wird. Wir können bestimmte Anforderungennicht so erfüllen oder wir müssen uns entscheiden dies oder das,dann werden die Wissenschaftler wieder konsultiert, damit sie auch ihren Senfdazugeben können, ob das akzeptabel ist.
Tim Pritlove
Welcher Teil von ESA spricht dann mit euch? Ist das die Raumfahrtagentur odersind das dann auch unterschiedliche Bereiche?
Charlotte Bewick
Also ESA hat ja mehrere Direktorate und jetzt für die Wissenschaftsmission istes das Direktorat Science und da gibt es dann immer einen Technical Officer,der für ein bestimmtes Projekt zuständig ist und das ist dann die Hauptansprechperson für diese Projekte.Aber wenn wir in der Studie sind, dann ist es oft so, und das finde ich auch immer am,allereffektivsten, dass wir nicht nur mit dem Technical Officer sprechen,sondern dass wir die ganzen Experten von ESA -Seite, da gibt es dann halt Thermalexperten,Strukturexperten und so weiter,direkt mit unserem Thermalexperten, unserem Strukturexperten in direkten Austausch bringen.Die haben dann die E -Mail -Adressen und Telefonnummern voneinander und könnendirekt miteinander Sachen besprechen.Und das ist eine viel bessere Art und Weise zu arbeiten. Und dann können Problemeauch ganz schnell auf dem niedrigsten Level gelöst werden, ohne dass das immergleich über mehrere Personen und Hörensagen und stille Post weitergetragen werden muss.
Tim Pritlove
Wo diese Personen sind, das ändert sich dann auch von Mission zu Mission.Es gibt jetzt nicht so einen Korpus der ESA, der primär zu euch spricht,sondern je nach Mission sind das Leute mal beim ESTEC, mal hier,mal in der Agentur, mal bei der Mission oder wo sind die meistens vertreten?
Charlotte Bewick
Also es ist meistens ASTEC mit denen wir reden. Es sei denn es geht um Operationssachen,das ist dann häufig ESOC in Darmstadt.
Tim Pritlove
Genau, also ASTEC in den Niederlanden, da wo halt die Satelliten letzten Endesdann auch getestet und auf die Reise geschickt werden, die sind sehr viel näher dran am Bau.
Charlotte Bewick
Ja, an der Industrie.
Tim Pritlove
Genau, und Launch ist natürlich dann in Darmstadt. Die wollen natürlich auch mitreden.
Charlotte Bewick
Und der Satellitenbetrieb allgemein ist dann in Darmstadt. Wir haben auch manchmalMissionen, die sind sehr betriebsorientiert.Da haben wir dann auch ganz viel direkt mit denen zu tun.Aber genau, ich würde sagen 90 Prozent unserer Kontakte sind dann mit ESTEC.
Tim Pritlove
Und was das Launchfahrzeug selber betrifft, die italienische Mission,ist das dann eine Vega Mission oder mit welcher Rakete geht das dann hoch?
Charlotte Bewick
Das Comet Interceptor ist ein Shared Launch, die fliegen zusammen mit Arielauf einer Ariane, glaube ich.
Tim Pritlove
Okay, dachte ich mir schon fast. Das ist wahrscheinlich was Größeres,was weiter weg muss. Da braucht man eine Menge Power.Das könnte dann eine Ariane 6 Mission werden.
Charlotte Bewick
Ich meine so war es.
Tim Pritlove
Ja, weil die Ariane 5 ist ja jetzt eigentlich raus.
Charlotte Bewick
Genau, die gibt es nicht mehr. So ist es. Und ansonsten ist es sowieso meistens,dass es europäische Launch -Vehikel sind, aber es hängt mal von Mission zu Mission ab.Also wir haben jetzt auch häufiger mal Situationen, wo wir auch mal gucken,was gibt es so an neuen möglichen Launchern auf dem Markt.Gerade wenn es um kleine Missionen geht, das ist jetzt nicht unbedingt im Science-Bereich so, aber in anderen, dass man halt schon mal schaut,welche zukünftigen Launch -Provider gibt es denn.Weil wir haben ja viele Entwicklungen in Europa gerade von kleinen Launchern.
Tim Pritlove
Und es kann immer mal was dazwischen kommen, das hatten wir hier in der letztenSendung, als wir über Euclid gesprochen haben.Da sollte es ja eigentlich auch schon mit der Ariane 6, beziehungsweise in Schuhursprünglich, mit der Sojus werden und Ariane 6 stand dann nicht zur Verfügung,sodass dann auf die Falcon umgewechselt wird. Das ist natürlich dann immer dieseUnvorhersehbarkeit von allen möglichen Rahmenbedingungen.Man weiß ja nicht, was einem nächstes Wochenende schon wieder um die Ohren fliegt.Ein Beruf, wo man auf Veränderungen vorbereitet sein muss.
Charlotte Bewick
Ja und das ist total dramatisch eigentlich, weil wir ja unsere ganzen Analysenund auch unsere Tests auf eine bestimmte Launcher -Umgebung anpassen.Also wir gucken ja, was sind die Schocklasten, die wir erwarten in dem Launch-Vehikel und Und wenn das dann geändert wird, das hat richtig große Konsequenzen.Das ist nicht so einfach wie, ach, dann nehme ich halt einen anderen Bus oderso, sondern das ist wirklich, das kann das ganze Design nochmal über den Haufenwerfen und man muss nochmal nachbessern.
Tim Pritlove
Weil einfach mehr gerüttelt wird und andere Frequenzen oder so angeregt werden.
Charlotte Bewick
Das ist ganz.Es hat wirklich sehr viele Auswirkungen und das ist für uns auch eine blödeSituation gerade, muss man sagen.
Tim Pritlove
Was ist dann letztlich der Umfang einer Machbarkeitsstudie? Weil eine Machbarkeitsstudieklingt für mich jetzt in gewisser Hinsicht auch so ein bisschen so,ja könnte man, kann man mal machen irgendwie, so klingt jetzt nicht so genau.Aber ich schätze mal, da sind schon eine ganze Menge Parameter ziemlich aufkleinste Nuancen runtergedreht worden.
Charlotte Bewick
Ja, also wenn wir jetzt von der Phase A sprechen, dann machen wir da eben dieseMissionskonzepte, die wir gegeneinander abwägen und dann eins auswählen.Das arbeiten wir dann so weit aus, dass man am Ende der Phase A die Risikenabschätzen kann, den Technologieentwicklungen, die nötig sind.Also wir gucken uns die verschiedenen Komponenten des Atleten an und schauen,was für ein TAL haben die, also Technology Readiness Level. Sind die schon mal geflogen?Muss man die noch entwickeln? Muss man da noch wirklich viel Geld reinstecken?Und was ist der Schedule? Wie lange dauert das bis es so weit ist,dass man das einsetzen kann?Was ist generell der Schedule für die Entwicklung dieses Satelliten?Also wie lange würde das jetzt dauern, wenn wir jetzt das okay bekämen,bis wir den launchen könnten?Weil manchmal hat man ja auch Komponenten drin, die brauchen einfach ihre Zeit, bis sie fertig sind.Dann gucken wir an die Kosten, das ist ganz wichtig, dass man die Kosten schonmal einmal abschätzen kann, damit man auch identifizieren kann,was sind die Kostentreiber und ist das überhaupt innerhalb des Budgets machbar.Und dann Risiken hatte ich schon angesprochen, aber auch hier ist es wichtig,dass man guckt, welche größten Risiken gibt es und wie kann man die irgendwie mitigieren.Was können wir jetzt schon machen, um bestimmte Risiken zu verringern?Wenn wir zum Beispiel sehen, es gibt einen ganz wichtigen Teil in dem SatellitenUnd der wird nur von einer Quelle, kann man den nur beziehen.Dann muss man ganz sicher sein, dass man den von der Quelle auch bekommen kann.Oder alternativ gucken, dass man eine zweite Quelle irgendwo findet.Oder sicher gehen, dass das dann auch wirklich da verfügbar ist.Weil das will man natürlich nicht, dass der Teil dann plötzlich nicht mehr zunutzen ist. Also das ist so ein Beispiel.
Tim Pritlove
Also ein Wirtschaftsembargo einem dazwischengekommen ist und es gibt keine Check -ins -Force, ne?
Charlotte Bewick
Ja, oder was weiß ich, ein ganzes Warenhaus ist abgebrannt oder so.Man weiß es ja nicht. Es können ja die verrücktesten Sachen passieren und sind auch schon passiert.Das sind so Punkte, die man eben in dieser Studie macht, dass man wirklich sichalles anguckt und sagt, okay, Machbarkeit bezieht halt auch sowas mit ein.Und eben natürlich das Satellitendesign. Wie groß ist der? Wie sieht der aus?Wie schwer ist der? Kann der gelaunched werden? Wie viel Power braucht der?Was für Komponenten hat der alles? Und am Ende hast du einen Product Tree,da sind die verschiedenen Komponenten gelistet, einen Funktionsbaum,das sind die Funktionen, die der Satellit ausführen soll,runtergebrochen auf ganz viele kleine Teilfunktionen.Und man hat die Anforderungen des Satelliten, also die von der Nutzerseite kommen,auf eine Satellitenspezifikation umgeschrieben.Und das ist so das Ende von der Phase A ungefähr.
Tim Pritlove
Wie sieht dieses Endprodukt dieser Phase denn konkret aus?Ist das einfach nur ein 300 Seiten PDF, wo alles schön ausgeschrieben dasteht?Oder erhält die ESA oder wer auch immer gerade jetzt Kunde ist,da ein wohl definiertes parametrisierbares Datenmodell,wo man irgendwie am Computer rumschrauben kann und sich sozusagen in all seinenpotenziellen Ausprägungen immer wieder neu berechnen lassen kann?
Charlotte Bewick
Ja, das ist total spannend. Also das ist tatsächlich eine super Frage,weil das ändert sich gerade.Traditionell kriegt ESA von uns vordefinierte Dokumente, die so beschriebensind in unseren Industrienormen.Also es gibt so etwas wie ein Mission Definition Document zum Beispiel oderverschiedene Analyse Reports.Und die sind vorher im Vertrag aufgenommen, die werden geliefert und dann werdendie von uns bereitgestellt und gebaut. und eben bestimmte Modelle,wie zum Beispiel ein CAD -Modell und ein Finite -Element -Modell.Aber was sich gerade ändert in der Industrie, ist, dass wir sogenanntes MBSEimplementieren, also Model Based System Engineering.Und da ist das ähnlich wie das, was du gerade beschrieben hast,dass man wirklich einen virtuellen Satelliten hat,wo die Anforderungen des Kunden direkt mit den Spezifikationen des Atleten verknüpftsind und nicht mehr nur über Dokumente als Schnittstellen verlaufen,sondern eben durch ein richtiges Computermodell.
Tim Pritlove
Das heißt, das ist noch nicht so, aber das ist alte Portals.
Charlotte Bewick
Das ist bei manchen Missionen so. Also manche Missionen machen das jetzt schonso und andere ältere Missionen, die schon lange laufen, bei denen ist es quasinicht implementiert worden und wird vermutlich auch nicht mehr implementiert.Das ist der Umbruch, der jetzt gerade so stattfindet.
Tim Pritlove
Okay, also wir befinden uns da sozusagen gerade in so einer neuen Digitalisierungsphase,weil es macht ja eigentlich auch für alle Beteiligten total Sinn,nicht immer wieder alles sich neu anlesen zu müssen und dann so,was steht denn da jetzt nochmal genau für eine Zahl,so dass man das halt einfach auch in der Simulation vielleicht sofort zum Einsatzbringen kann, was ja dann auch, sagen wir mal Turnaround -Zeiten bei Änderungswünschenoder Anforderungsänderungen dann kürzer machen wird.
Charlotte Bewick
Ganz genau. Das ist eben genau dieser Punkt, diese Anforderungsänderung.Da ändert sich irgendwas im Input und wenn man das in einem old -fashioned waymacht, dann dauert es einfach ewig bis sich das durchgefressen hat auf alleLevel und manchmal gibt es auch einfach einen Punkt,wo es dann übersehen wird und es findet sich dann gar nicht mehr wieder.Also es hört dann einfach irgendwo auf und versickert und das ist eben das,was man damit ausschließen kann.
Tim Pritlove
Das ist ja auch eine echte Gefahr für so eine Mission. Wenn man irgendein Konstraintnur in so einem Textdokument verbirgt und dann wird irgendwo was geändert,was auf diesen Parametern eine Auswirkung hat und der überschreitet dann aufeinmal seine Grenzwerte und keiner merkt es, weil es halt nicht angeschaut wurde,dann ist man ja schnell in deep trouble.
Charlotte Bewick
Ja, absolut. Genau, das ist sowieso das, was man immer hat. Bei uns jetzt inder Vorentwicklung ist es noch nicht mal so dramatisch.Wir legen so die Grundsteine dafür, dass das später funktioniert.Aber wenn dann nachher der Satellit wirklich da ist, man hat schon angefangen,bestimmte Sachen zu kaufen,die Aufträge rausgegeben und dann merkt man, das passt hier aber nicht mehr,dann hat man wirklich ein Riesenproblem, weil dann muss man vielleicht Sachennochmal neu kaufen Oder man muss ganz kostspielige Änderungen durchführen lassenund das will man natürlich möglichst vermeiden.
Tim Pritlove
Und ich könnte mir auch vorstellen, dass das gerade bei so was wie, ne, Beispiel Hera,man möchte sozusagen eine alte Mission anpassen und sagen so,da haben wir doch schon mal so eine Plattform,guck mal, das Ding hat ja auch im Wesentlichen eigentlich das Gleiche gemacht,bloß mit ein paar anderen Parametern, dann könnte man das natürlich auch sehrviel einfacher aus der Schublade wieder hervorziehen und sagen so,da gehen wir jetzt mal drauf.
Charlotte Bewick
Ja, total. Genau. Und auch noch mehr. Also es ist nicht nur,dass man das Design und so weiter dann digitaler, man hat ja auch noch andereSachen, man hat ja bestimmte Komponenten zum Beispiel schon qualifiziert undman hat die Testresultate davon, die man dann zur Verfügung hat.Es gibt so viel, was im Moment noch, sagen wir mal in Anführungsstrichen,lose rumflattert und dass man das alles besser verknüpft und so,das ist ein Riesenbestreben.Das ist auch sehr komplex und auch sehr, sehr, sehr viel Aufwand.Erstmal aber einer, der sich auf jeden Fall auszahlt.Und das ist genau so ein Umbruch, der gerade stattfindet.
Tim Pritlove
So, wenn so eine Machbarkeitsstudie dann gemacht ist, dann kommt Phase B.Was heißt das? Requirements, Consolidation?
Charlotte Bewick
Genau, also der Preliminary Requirements Review ist am Ende.Und in der Phase B1 ist es so,wir haben ja unsere Satellitenspezifikation, Das ist die Übersetzung der Anforderungendes Nutzers an unseren Satelliten und was wir jetzt machen ist,wir brechen das weiter runter von den Satellitenanforderungen an die Spezifikationenan die Subsystemspezifikationen,also eine Thermalsubsystemspezifikation, eine Struktursubsystemspezifikation und so weiter.Da stehen dann, ich gebe mal ein ganz praktisches Beispiel.
Tim Pritlove
Wie so ein Satellit wirklich gebaut ist?
Charlotte Bewick
Naja, das ist die Akkommodation. Die Struktur ist wirklich die Strukturelemente.Also das, was den Satelliten zusammenhält, wo alles dran getackert ist.Ich gebe mal ein Beispiel. Wir haben zum Beispiel vom Kunden eine Anforderung,dass die Launchmasse die x Kilogramm nicht übertreten darf.Und jetzt sagen wir, okay, es kann einfach der Satellit maximal x Kilogramm schwer sein.Wenn man jetzt aber auf Subsystem -Ebene geht, dann muss ich sagen,okay, das propulsion -Subsystem darf nicht schwerer als ein Fraction,ein Bruchteil von X sein.Und das ist so die klassische System -Engineering -Aufgabe auch.Das heißt, wir nehmen die Top -Level -Anforderungen und wir brechen sie runterauf die verschiedenen Teil -Anforderungen.Ein gutes Beispiel dafür ist auch, das kommt jetzt aus dem Erdbeobachtungsbereich,aber ich finde es immer ein schönes, ansprechendes Beispiel,wir haben eine Anforderung, wir müssen wissen, unser Bild ist auf dem und demBereich des Bodens aufgenommen.Geolokalisierung nennt man das, geolocation. Dann können wir auf Satellitenebenedann sagen, okay, wir müssen so und so genau wissen, wo wir uns im Orbit befinden.Wir müssen so und so genau wissen, in welche Richtung wir gucken.Und wir müssen auch noch so und so genau wissen, wie sich unser Instrument imVerhältnis zu unserer Blickrichtung bewegt hat.Also guckt das immer noch genau straight oder ist das leicht verrutscht?Und das sind alles Winkel, die werden dann, oder auch im Sinne von Warp -Position,das ist ja auch eine absolute Position,und die werden dann wieder als Anforderung an die einzelnen Teile runtergebrochenund weiterverteilt. Und das machen wir im System Engineering.Und dann haben wir diese Spezifikation auf Subsystem -Ebene und die werden dannweiter runtergebrochen auf Spezifikationen für einzelne Komponenten.Und diese Komponentenspezifikationen, die können wir dann wiederum an eine Ausschreibungbeifügen und können dann verschiedene Hersteller von zum Beispiel einem ReactionWheel anschreiben und sagen,wir brauchen ein Reaction Wheel, das kann Folgendes.
Tim Pritlove
Also Reaction Wheel zur Positionierung des Satelliten.
Charlotte Bewick
Genau, Reaction Wheel ist so ein Standardbauteil im Satelliten.Darin ist so ein drehendes Rad mit einer hohen Masse oder auf jeden Fall ein Schwungrad.
Tim Pritlove
Genau und damit kann man sich ja dann, wenn man genug davon hat,kann man sich drehen und wenn zu viele davon kaputt sind, dann taumelt der Satellit davon.
Charlotte Bewick
So ist es, genau.
Tim Pritlove
Und dann war's das. Hubble hat so ein Problem. Noch geht's.Ja, vielleicht nochmal auf diese Model -Based -System -Engineering -Zukunft zu schauen.Das ist ja eigentlich etwas, was man sozusagen partnerübergreifend dann machen will.Mehr oder weniger arbeiten dann alle auf dem idealerweise sozusagen mehr oderweniger in Real -Time auf demselben Modell oder sind zumindest in der Lage,so wie das auch in der Softwareentwicklung ist, mehr oder weniger alle an demgleichen Apparat zu arbeiten und jeder bringt seine Änderungen mit ein.Aber in -house dürfte das ja dann sowieso schon der Standard sein,dass man hier an einem digitalen Modell arbeitet.
Charlotte Bewick
Wie gesagt, die Laufzeit von solchen Projekten ist sehr lang.Viele von den Projekten, an denen wir jetzt ganz konkret arbeiten,sind schon vor Jahren entwickelt worden.Die Phase A ist schon Jahre her und bei denen ist es nicht der Fall,dass das MBSE von Anfang an dabei war. Und dann ist es dann irgendwann auchso, dass das Projekt schon so komplex ist, dass es zu spät ist, das noch einzuführen.Aber hier in der Vorentwicklung für die Projekte, die wir jetzt neu anfangen,da ist es eigentlich standardmäßig dabei.
Tim Pritlove
Genau, das meinte ich. Also das ist jetzt der Modus Operandi für die Zukunft.
Charlotte Bewick
Ja.
Tim Pritlove
Okay.Wie sah das jetzt bei diesem Combat Interceptor, um mal wieder ein konkretesBeispiel aus der Tasche zu holen, für diese Phase B, also für das Mission,also Phase A Machbarkeit.Wir können uns vorstellen so und so läuft das. Hier habt ihr irgendwie unsereDaten oder unser Modell oder zumindest unser...5 Kilo schweres PDF, was ihr euch durchlesen könnt.Steht drin, könnte man im Prinzip machen mit dem und dem Aufwand an Geld.Das sagt es ja letzten Endes aus.Und wenn dann eben der nächste Schritt kommt und dann diese B1 Phase losgehtund wenn ich das richtig jetzt verstanden habe, heißt es ja noch nicht,das wird auf jeden Fall stattfinden, sondern es ist vielleicht immer noch einervon mehreren Contendern, dann ist das ja sozusagen auch wettbewerbsrelevant.Was kommt denn dann noch hinzu?Inwiefern wird denn diese Machbarkeitsstudie dann nennenswert noch konkretisiertüber den ursprünglichen Stand hinaus?
Charlotte Bewick
Also genau, also das, was ich gerade beschrieben hatte mit dem Runterbrechender Spezifikationen auf die Komponenten, das kommt in der Phase B1.Dann machen wir die sogenannten Request for Information oder Request for Proposal,dass wir an Komponentenhersteller uns wenden und denen unsere Spezifikationenschicken, um von denen zu erfahren, wie sieht das aus, können die das erfüllen.Also dadurch kriegen wir einfach viel, viel mehr Input nochmal in unser Modell,wie über Risiken, über Kosten und so weiter.Das ist also ganz großer Fokus ist jetzt darauf, ganz konkret, wie sieht das Ding aus.
Tim Pritlove
Wer baut das?
Charlotte Bewick
Welche Komponenten sind dabei? Und auch die Kosten werden dadurch viel konkreter.Und das ist diese ganze Vorbereitung, der Fokus ist jetzt ganz stark darauf, das zu implementieren.In der Phase A ist der Fokus darauf, die Mission selber, wie könnte die aussehen?Wie gesagt, Missionskonzept. Und dann in der Phase B1 ist der Fokus auf,wie bereiten das jetzt vor, dafür, dass es implementiert werden kann.Aber eben noch im Wettbewerb befindlich. Und das ist auch ganz besonders wichtig,weil wenn eine Firma das machen würde, die weiß, wir haben das jetzt auf jeden Fall schon sicher,dann fehlt so ein kleines bisschen auch der Anreiz, wirklich nochmal alles genauanzuschauen, wo kann man noch was verbessern, wo kann man noch Kosten sparen oder so.Ich denke, das ist schon sinnvoll, dass das meistens so gehandhabt wird.Bei der Wissenschaftsmission istes jetzt schon sicher, dass diese Mission kommt, also so gut wie sicher.Es gibt dann zwar noch diesen Mission Adoption Review meistens,wo dann entschieden wird, tatsächlich kommt die Mission,aber bei der Phase B1 ist die eigentlich nicht mehr in Konkurrenz zu anderenMissionen, sondern nur noch in Konkurrenz zwischen zwei Industriekonsortien.
Tim Pritlove
Okay, also man weiß, man will es machen, aber es ist noch nicht klar, wer es macht.
Charlotte Bewick
So ist es genau. Es kann halt passieren, dass die Mission dann doch noch gestopptwird, weil zum Beispiel doch die Risiken und Kosten sich als zu hoch erweisenoder dass sie nochmal ganz signifikant redefiniert wird.Aber in den meisten Fällen ist das nicht der Fall, sondern dann geht es halt einfach danach weiter.Und nach der Phase B1, das ist jetzt, die ich gerade beschrieben habe,kommt eigentlich das Angebot für die Implementierung.Bei Comet Interceptor war es nicht so. Da hatten wir dann noch die Phase B2,die weiterhin im Wettbewerb stattgefunden hat.Was ich gerade auch noch vergessen habe zu erwähnen, sind die ganz detailliertenAnalysen, die in der Zeit durchgeführt werden.Wir haben am Anfang in der Phase A die Analysen sind der Fokus Machbarkeit,also wo haben wir Probleme mit den Schocklasten, wo haben wir Probleme thermalund im zweiten Teil geht es darum,die Umgebungswerte für die Komponenten zu definieren.Das heißt, wir wissen jetzt schon, es müsste thermal und strukturell eigentlichalles funktionieren, Aber die einzelnen Komponenten müssen wissen,welche Schocks erfahre ich eigentlich?Wie sieht meine Thermalumgebung aus? Und da gibt es ganz detaillierte Analysen,die durchgeführt werden, um diese Werte bereitzustellen für die einzelnen Komponentenhersteller.
Tim Pritlove
Viel von dem, was du jetzt beschrieben hast, bezieht sich ja im Wesentlichen auf, sagen wir mal,Den Satelliten als solchen, so das Fahrzeug mit dem man irgendwie die Instrumente dann hinbringt.Aber es ist ja immer so ein Zweispiel aus Transportfahrzeug auf der einen Seiteund der eigentlichen wissenschaftlichen Nutzlast selber.Die werden ja dann oft auch von Universitäten gebaut. Da hat man ein tollesneues Teleskop, irgendwelche Kameras, die irgendwas beobachten und auch dassind ja immer dann quasi so bleeding edge Prototypen.Man macht halt was, was man noch nicht gemacht hat. Das ist ja dann sozusagenauch ein Teil, den ihr gar nicht so definieren könnt.
Charlotte Bewick
Im Science -Bereich ist das richtig, da ist es so, dass die Instrumente in allerallermeisten Fällen Beistellungen sind von Mitgliedsstaaten der ESA oder manchmal auch sogar von anderen,Raumfahrtagenturen von der NASA oder so oder von JAXA,aber wo wir als Industrie über ESA nicht involviert sind, das heißt die sindfür uns, nennen wir sogenanntes CFI, Customer Furnished Item.Und das heißt, wir bekommen einmal die Schnittstellenbeschreibung und wir wissen,was ist wichtig für dieses Instrument. Manchmal ist das ja auch noch nicht fertig entwickelt.Meistens ist es noch nicht fertig entwickelt. Das heißt, wir sind da auch in Iterationen mit denen.Aber wir designen das nicht, sondern wir stellen sicher, dass das Raumfahrzeugdieses Instrument sicher dorthin bringen kann, wo es eingesetzt wird und danndafür sorgen kann, dass der Einsatz auch funktioniert, dass die Daten weitergeleitet werden und so.Es gibt aber Bereiche bei OHB, wo wir auch für das Instrument zuständig sind,ganz besonders in der Erdbeobachtung ist das häufig der Fall.Und da kommt das dann alles in die Hand, also das ganze Raumsegment ist dannvon der Industrie aufgebaut.Andersrum. Die Industrie ist damit beauftragt.
Tim Pritlove
Das heißt, es gibt ja auch schon einen nennenswerten wissenschaftlichen Teil.Also es ist nicht nur so, dass OHB ausschließlich Ingenieure sind,die irgendwie, ja, können wir euch bauen.Wir wissen nicht, was das ist, aber wir bauen euch das.Also wir wissen nicht, was mitfliegt sozusagen. Dem ist nicht so,sondern es gibt ja auch einen Anteil an nennenswerten Wissenschaftlern,die auch wirklich konkret Forschung betreiben und Entwicklungen vorantreibenoder mehr so dazwischen sind, so ein bisschen umsetzen, was woanders erforscht wurde,was so abgehangene Technologie ist.
Charlotte Bewick
So richtige Forscher würde ich sagen nicht, aber der Anspruch ist natürlich,wir verstehen, was wir da machen, weil es für uns natürlich total wichtig ist,zu verstehen, was wollen die Wissenschaftler bezwecken.Denn wenn wir mit den Wissenschaftlern reden müssen und sagen,das und das funktioniert nicht so, wie ihr euch das vorstellt,dann müssen wir auch wissen, was bedeutet das für die.Und wenn wir denen eine Alternative anbieten, dass das für die überhaupt sinnvollist. Man muss irgendwie die gleiche Sprache sprechen.Also schon echt wichtig, dass wir das verstehen.Was wir hier nicht haben, ist Astrophysiker, die Astrophysik betreiben im Namen von UHB.Wir haben aber Leute, die aus dem Bereich kommen und die das studiert habenund die jetzt eben auf der anderen Seite sitzen und die sind für uns ganz wichtigeKollegen, weil die eben diese Sprache sprechen von den Wissenschaftlern.Und was wir hier machen, nennt sich auch Forschung und Entwicklung.Wir forschen aber eben nicht an der Herkunft des Universums oder der Entstehungdes Universums oder der fundamentalen Physik, sondern wir forschen und entwickelnneue Methoden, Raumbetrieb zu leisten, Raumfahrzeuge zu erstellen.Wir entwickeln neue Technologien, die man einsetzen kann.
Tim Pritlove
Also zum Beispiel auch Antriebstechnologien, Energiegewinnungssysteme,würde mir sofort einfallen, auch noch als ganz wichtige Komponente, sowas.
Charlotte Bewick
Ja, also konkret haben wir jetzt bei OAB -Systemen nicht, aber was wir zum Beispielentwickeln, ist, wir entwickeln Design -for -Demise -Methoden.Das sind Methoden, wie man Satelliten und auch Produkte, die man in Satellitenverbauen kann, die dafür sorgen,dass diese beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre komplett verglühen.Das heißt, es ist nicht Wissenschaftsmission, also auch relevant für Wissenschaftsmissionen,es ist für alle Missionen relevant und hat wieder was mit diesem Thema Weltraumschrott zu tun.
Tim Pritlove
Genau. Kommen wir noch zu, jetzt würde mich noch mal interessieren,was ja so ein bisschen das Environment hier anders macht als,sagen wir mal typischerweise, wie ich ihn jetzt so bei der ESA oder bei densonstigen wissenschaftlichen Instituten,Universitäten etc., wo ich schon überall war und die alle noch so Teil des ganzenWeltraumzirkus ja sind.Das ist ja hier, sagen wir mal so, die Wettbewerbsrealität ganz anders niederschlägt.Man steht in Konkurrenz zu anderen Unternehmen und man hat es irgendwie aberauch mit einem sehr überschaubaren Markt zu tun.Es gibt ja jetzt auch nicht so viele Player, die in der Lage sind überhauptso einen Satelliten zu bauen. Den gibt es halt nicht im Supermarkt.Wie beeinflusst das so deine Arbeit? Also spielt es eine Rolle?
Charlotte Bewick
Ja, auf jeden Fall. Also ich habe ja auch einen PhD gemacht,ich habe auch mal im universitären Betrieb gearbeitet.Und das Erste, was mir ganz klar geworden ist, als ich in die Industrie gewechseltbin, ist, meine Zeit kostet Geld.Das war vorher nicht so. Also das war in einer gewissen Hinsicht schon so,aber ich habe es nie gemerkt.Es war immer so, ich habe eine Frage und ich gehe der Frage nach,bis ich eine Antwort habe. Und in der Industrie ist das nicht so,weil man muss immer gucken, die Zeit, die ich jetzt einsetze,um die und die Frage zu beantworten, ist es wert?Weil ein Projekt ist mit einer bestimmten Anzahl von Stunden ausgestattet.Jeder, der an dem Projekt arbeitet, bucht auf dieses Projekt und am Ende mussdas, was man da reinsteckt, möglichst vollständig die Projektanforderungen erfüllen.Und wenn man jetzt plötzlich merkt, oh, das ist aber auch interessant,das würde ich mir auch sehr gerne angucken, muss man manchmal leider sagen, nein, geht nicht.Das übersteigt unser Budget, weil wir uns eben in dieser Situation befinden,dass wir ein Unternehmen sind, was wir werden halt für unsere Aufträge auchbezahlt vom Kunden, dafür, dass wir das liefern, was der Kunde von uns möchte.Genau, und da kann man nicht einfach dann selber entscheiden,ich möchte aber viel lieber das und das anschauen, sondern das muss man danneben so durchführen, wie das ist.Das ist eine totale Umgewöhnung für Leute, die den universitären Betrieb gewöhnt sind.Aber wenn man sich daran gewöhnt hat, ist es auch irgendwie gut,weil alles, woran man arbeitet, das hat alles auch irgendwo Hand und Fuß.Man weiß, das bringt jetzt konkret was weiter und man bewegt was.Und das Resultat sind dann eben diese schnell voranstreitenden Studien mit denMeilensteinen, die dann immer einen höheren Detailgrad haben.Und man sieht auf dem Plan schon, okay, und in zwei Jahren schreiben wir hierdas Angebot und dann geht's los, dann wird was gebaut.
Tim Pritlove
Was da vielleicht noch so ein Aspekt ist, dass man vielleicht auch so eine höhereFluktuation an Mitarbeitern hat.Oder also so im wissenschaftlichen Bereich bleiben die Leute ja in der Regeljahrzehntelang an den Universitäten.Sehr viel Kontinuität.Gibt es diese Kontinuität im...
Charlotte Bewick
Also mein Team ist ein relativ junges Team, aber das liegt auch daran,dass wir in der letzten Zeit auch stark gewachsen sind.Ich habe schon den Anspruch, dass ich hoffe, dass meine Mitarbeiter möglichst lange bei mir bleiben.Aber ich sehe auch, dass gerade die Vorstudien eine Art Eintrittslevel sein können.Das ist eher dran an dem, was man in der Uni gelernt hat an Space System Engineering.Und ich habe häufig tolle, motivierte Mitarbeiter, die hier herkommen und diedann hier anfangen und wo ich aber dann denke, vielleicht juckt die irgendwannauch mal was und die sagen so, ich würde gerne dann mal meine Mission nichtabgeben, sondern ich möchte dann mit,möchte, dass die auch sehen, wie die dann gelauncht wird und dann weiterhin beteiligt sein.Und für mich gehört es auch zur guten Führung dazu, dass ich mir anschaue,was wollen meine Mitarbeiter.Wenn ein Mitarbeiter zu mir sagt, ich möchte für immer hier in deiner Abteilungbleiben, dann freue ich mich total und bin restlos dankbar.Aber wenn eine Mitarbeiterin sagt, ich möchte gerne fünf Jahre hier sein undoder so ungefähr drei bis fünf Jahre und dann würde ich total gerne mal in soeine Implementierungsphase reinschnuppern,dann bin ich auch voll und ganz dabei und unterstütze das und versuche der danndabei zu helfen, das zu realisieren.Darum, ja, wir haben eine Fluktuation, aber die kann auch sehr positiv sein.Mein Ziel ist es immer, wenn wir neue Stellen besetzen, dass wir nicht nur Leutereinnehmen, die Berufseinsteiger sind, sondern dass wir auch mal Leute haben,die schon eine Implementierungsphase gemacht haben und Lust haben,mal wieder ganz von Null anzufangen,damit man voneinander lernen kann.Eine Sache, die mir ganz besonders aufgefallen ist, ist, ich habe ein paar Mitarbeiter,die neben der Tätigkeit in der Vorentwicklung einen Teil ihrer Zeit bei Implementierungsprojektenmithelfen und die können ganz viel von dem, was sie dort lernen,transferieren in die Vorentwicklung.Du wolltest es ja gerade verglichen mit dem universitären Betrieb,wo man Leute hat, die jahrzehntelang dasselbe erforschen. Das gibt es bei uns eher nicht.Es gibt Mitarbeiter, die schon sehr lange hier in der Vorentwicklung sind unddie an verschiedensten Projekten gearbeitet haben.Das sind extrem wertvolle Leute, weil die diesen ganzen Erfahrungsschatz haben,auf den sie zurückgreifen.Und ich hoffe, dass die Leute, die jetzt in der Vorentwicklung bei uns sind,dass die entweder auch hierbleiben und diesen wertvollen Schatz entwickeln oderdass die eben einen anderen Weg einschlagen,in unserer Firma bleiben, bei OHB bleiben, ein Projekt von Anfang bis Ende durchziehenund dann gerne in fünf Jahren wieder bei mir in der Vorentwicklung sitzen undnochmal von neuem anfangen.
Tim Pritlove
Ich kann mir auch vorstellen, dass es viele Vorteile hat, hier zu arbeiten in so einer Struktur,weil ja üblicherweise Firmen dann sehr viel flexibler auch entscheiden könnenund in der Lage sind, mal eben etwas vielleicht mal komplett über den Haufenzu werfen, wenn es sich einfach nicht bewährt hat, ohne dass man in diesen schwierigen,langsam arbeitenden Rotationen von so universitätspolitischen Entscheidungenfesthängt und Mittelschwierigkeiten hat, etc.Also das ist ja sicherlich auch ein Reiz.
Charlotte Bewick
Ja, das denke ich. Und ich denke auch gerade, UAB zeichnet es aus,dass wir hier sehr, wir haben sehr flache Hierarchien und Leute,die hierher kommen und gute Ideen mitbringen und Bock haben,sich zu engagieren und Verantwortung zu übernehmen, die müssen nicht lange bettelndafür. Die kriegen hier alles, was sie sich wünschen.Ich freue mich immer, wenn ich Leute habe, die sagen, ich habe eine tolle Idee,ich würde gerne selbstständig das und das und das machen und ich versuche dasdann auch zu ermöglichen und ich glaube, das ist generell so ein bisschen der Vibe bei uns,dass es eben so ist, du kannst hierher kommen und du kannst dir Verantwortungübernehmen und auch relativ schnell.
Tim Pritlove
Und ich denke für manche könnte es ja auch durchaus reizvoll sein,eben nicht lange Zeit immer am selben Projekt zu hängen, sondern im Prinzippermanent so einen Wechsel zu haben, immer wieder was Neues zu sehen.Also manche interessiert ja mehr das und manche interessiert mehr das.Nicht jeder ist gleich gestrickt.Wie läuft das? Wir haben jetzt viel drüber gesprochen, da kommt jetzt die Wissenschaft,kommt die ESA, sagt ja hier wir wollen irgendwie das und das machen.Da stößt man doch sicherlich auch manchmal einfach an die Grenzen des Machbaren,wo man einfach vielleicht auch lange Zeit vor sich hinforscht,nachdem die Machbarkeitsstudie vielleicht gesagt hat, das passt schon irgendwie alles.Und dann soll es mal konkret werden und dann stellt man fest,da haben wir uns aber jetzt was eingetreten.Das hat ja dann irgendwie Reperkussionen auf alles. Wie kommuniziert man da?Wie geht man mit solchen Fails um?
Charlotte Bewick
Ja, möglichst offen, auf jeden Fall. Es ist tatsächlich, das passiert.Aber meistens ist es nicht so, dass alles verloren ist, sondern dass man einfachso gucken muss, kann ich mit den Implikationen leben?Also häufig hat es ja einfach direkt was mit Kosten zu tun und dann merkt mansehr schnell, hier steigen die Kosten wahnsinnig schnell an,die projizierten Kosten, weil das alles so furchtbar komplex ist.Und dann kann auch mal die Reißleine gezogen werden und dann wird gesagt,okay, stopp, wir müssen jetzt noch mal ganz neu denken.Das passiert häufiger mal, dass man dann sagt, wir müssen noch mal neu von vorne anfangen.Und dann kann man häufig trotzdem noch eine Mission zusammenbauen,die dann hat dann eben Einschränkungen.Die kann nicht mehr die und die Performance erzielen, sondern nur noch die.Oder die kann nicht mehr in 180 Grad schauen, sondern nur noch in 60 Grad oder so was.Aber das ist dann wieder eine Frage an die Wissenschaftler, wieder ein Zurückgespielt.Könnt ihr damit leben, könnt ihr trotzdem noch die Forschung betreiben,die ihr wollt und manchmal findet man dann eine ganz clevere Lösung,wie man das, wie das dann gar nicht so schlimm ist im Nachhinein.Ja, aber das passiert. Dafür ist das ja ganz klar da. Dafür machen wir dieseVorstudien, um genau das zu finden, bevor es zu spät ist.
Tim Pritlove
Ich hab jetzt bei verschiedenen Missionen, hat man ja auch so die Situation,dass passiert irgendwas Unerwartetes.Da fliegt irgendwas Richtung Saturn und dann nach fünf Jahren Flug merkt manso, oh, hier das Instrument, das funktioniert ja gar nicht.Jetzt haben wir hier mal so ein richtiges Problem.Irgendwas ist komplett falsch berechnet worden. Da gibt's ja dann sicherlichdurchgeschwitzte Wochenenden.Wie läuft da die Kommunikation ab in solchen Momenten? Also wenn sozusagen irgendwaskaputt geht, dann ist ja wahrscheinlich auch ORB in dem Moment gefragt und mussirgendwie auch schnell reagieren.Werden da so Task Forces gebildet? Gibt's dann hier so eine Feuerwehrstange,wo man runterrutscht in den Situation Room?
Charlotte Bewick
Also erst mal in der Vorentwicklung ist das zum Glück meistens nicht der Fall,weil wir eben noch konzeptionell arbeiten.Aber solche Sachen passieren auf jeden Fall. Also ein Beispiel,was mir eingefallen ist, da war ich natürlich nicht persönlich daran beteiligt,aber ich war dabei, ich habe das live mitbekommen, war als die Galileo -Satellitenin den falschen Orbit gelauncht wurden.Das war ein Riesenschock. Wir hatten eine Launchparty hier, wir waren alle zusammen,haben fröhlich Cocktails getrunken und alle geklatscht, als es hieß so,Launch erfolgreich und so weiter.Und dann fing es damit an, dass es hieß, der eine Solargenerator klappt nicht aus.Wie kann das sein? Und dann merkte man, die Stimmung wird ein bisschen komisch.Und ja, wirklich ein Thriller. Und das hing damit zusammen, dass die Raketenicht diesen Spin, den sie eigentlich haben sollte.Dadurch sind auf der einen Seite die Fuel Lines eingefroren und dadurch wurdedas Manöver nicht korrekt durchgeführt.Und das hat auch Auswirkungen auf den Satelliten gehabt, der auf der einen Seiteeingefroren war, sodass die Pyros dich zünden konnten.
Tim Pritlove
Also eingefroren, weil er nicht genug Sonne abgekriegt hat?
Charlotte Bewick
Genau, weil eigentlich müsste der in so einen Barbecue -Mode,das heißt, der dreht sich die ganze Zeit, so heißt das, wie auf einem Grill.Und das ist nicht passiert. Und dadurch ist die eine Seite warm geworden unddie andere aber eiskalt.Und das ging alles miteinander zusammen. Aber das erste, was wir mitgekriegthaben, war eben, der Solargenerator klappt nicht aus.Später konnte der dann ausklappen. Und der ganze Satellit war eben dann einfachnicht, die beiden Satelliten waren zwei auf einmal, waren nicht im korrektenOrbit, sondern in einem niedrigeren Orbit, der auch noch elliptisch war.Und das war sehr dramatisch. Da wurden dann sofort natürlich Leute von OHB zusammengerufen,was machen wir jetzt, wie können wir agieren?Und ich war nicht dabei, weil es wie gesagt nicht meine Mission war.Aber was ich ganz cool finde, ist, später konnte man durch diesen falschen Einschuss,bestimmte Effekte in der Relativitätstheorie zeigen, weil die haben ja diesehochgenauen atomaren Uhren dabei und sind immer näher und weiter weg von demErd -Anziehungskraft gekommen, konnten daher diese Zeitverzögerung durch dieGravitation nachweisen.Aber ja und die machen auch weiterhin Dienst, also die sind aber einfach infalschen Orbit gelandet.
Tim Pritlove
Also die werden nicht so die Lebensdauer haben, aber sie sind trotzdem verwendbar.
Charlotte Bewick
Und die sind nicht in der richtigen.Man hat dann zwar die ephemeris von diesen Satelliten und man kann das allesverwenden, was die produzieren, aber die Position der Satelliten ist ja so ausgewählt,dass die eine gute Abdeckung erzielen und dadurch, dass die dann nicht in demselben Orbit sind,können die nicht in dem Maße zur Abdeckung beitragen, wie sie das eigentlichsollten. So war das damals.Das ist so ein Beispiel, was mir so eingefallen ist. Es passieren auch viele,viele andere Sachen, auch gerade halt während der Entwicklung,wo es dann wirklich heißt, jetzt muss ganz schnell eine Lösung gefunden werden.
Tim Pritlove
Und dann ist man halt einfach dabei mit dem Team. Das heißt gerade bei Launcheskann ich mir vorstellen, ist hier immer richtig Alarm?
Charlotte Bewick
Ja, bei Launches ist es schon fast so, dass man sagt, okay, jetzt kann man auchnicht mehr viel ändern. Jetzt ist es halt so.Aber gerade in dem Bereich vorher, wo gebaut und getestet wird,wenn da irgendwas passiert, irgendwas geht kaputt beim Test und man muss esreparieren und so, da muss man ganz schnell arbeiten. Da sind dann häufig Leuteauch sofort angerufen und du musst losfliegen jetzt.Es gibt eine Situation. Aber da sind wir hier in der Vorentwicklung ausgenommen.Ein weiterer Vorteil von der Vorentwicklung.
Tim Pritlove
Da hat man die Ruhe, verstehe. Die Ruhe weg. Wir haben uns das alles nur ausgedacht,ihr müsst das dann ausbaden.
Charlotte Bewick
Ganz ruhig ist es nicht, aber wir haben zumindest nicht diese plötzlichen Notfälle.
Tim Pritlove
Jaja, es gibt ja so diese Apollo 13 Momente. Ich meine, mit bemannten Missionen,weißt nicht, bist du schon mal an einer bemannten Mission in irgendeiner Formbeteiligt gewesen? Gibt ja auch nicht so viele jetzt.
Charlotte Bewick
Ne, wir haben hier mal in der Vorentwicklung, arbeiten noch weiter als OHB andem Projekt ESPRI, das ist diese Mondbasis.Aber da war ich nicht dabei. Das lief in einer anderen Abteilung,nämlich in der Exploration Abteilung hier.
Tim Pritlove
Artemis hat glaube ich mit ORB nichts zu tun?
Charlotte Bewick
Ich glaube das hängt mit dem ASPRI Projekt auch zusammen.
Tim Pritlove
Okay, naja, aber das sind ja dann nochmal ganz andere Bedingungen.Ja, jetzt hast du ja schon mehrfach angedeutet, sowohl was deine eigene Arbeitbetrifft, eben als auch Anforderungen von Missionen generell,dass ja so ein großes Problem eben die Beendigung der Mission ist oder wie es so schön heißt,die, was war das, die Mission, nein, die,Also wie wird man das wieder los? Oder salopp formuliert der Müll,der im Weltraum so rumfliegt.Das Ziel ist ja schon seit längerer Zeit und ich hatte ja schon mehrere Folgenzum Thema Weltraumschrott, das Thema beschäftigt ja die ganze Szene schon seitJahrzehnten kann man fast sagen, aber insbesondere im letzten Jahrzehnt istja eine ganze Menge gemacht worden.ESA hat diese Space Situational Awareness Initiative gestartet,auch um einfach erstmal sozusagen einen Blick dafür zu haben,wo haben wir jetzt Probleme mit dem, was ist.Aber was jetzt den Bau von Satelliten betrifft, ist ja quasi nicht nur dieses,wie kommen wir da hin, wie kommen wir hoch, sondern wie können wir uns auchkorrekt so entsorgen, damit künftige Missionen nicht in Gefahr geraten.Inwiefern ist das jetzt ein wichtigeres Thema geworden?
Charlotte Bewick
Ja, also für mich ein wahnsinnig wichtiges Thema. Ich habe das schon seit meinemPhD, verfolge ich das eben.Als erstes Mal bin ich damit zu richtigen Kontakt gekommen 2008,als es diese Kollision gab.Cosmos Iridium, da war ich noch Studentin und das war die erste Satelliten -zu-Satelliten -Kollision im Orbit und das fand ich wow.
Tim Pritlove
Also das hat mich nachhaltig Also ein Satellit des Iridium -Systems von Motorola,damals das erste Kommunikationsnetzwerk für Satellitentelefonie.
Charlotte Bewick
Und das andere war ein alter oder ein ehemaliger, nicht mehr funktionierenderKosmos -Satellit, russischer.Und die sind halt richtig ineinander gerasselt und eine große Schrottwolke entstandund man konnte dann richtig nachverfolgen, wie die sich dann so ausgebreitethat und dort auch immer noch ist. Das war auch in einer Höhe,in der man sie nicht so schnell verschwindet.
Tim Pritlove
Wo ist das dann? So 400, 500?
Charlotte Bewick
Ne, 700.
Tim Pritlove
700 Kilometer.
Charlotte Bewick
Und die sieht man auch immer noch. Also jetzt in den Zahlen,wenn man sich die Entwicklung der Weltraumschrottumgebung anguckt, da gibt es einen Sprung.Das war dieses und dann 2009 nochmal diese absichtliche Zerstörung von einemchinesischen Satelliten, 800 Kilometer Höhe.Das ist jeweils ein Sprung in der Entwicklung und die pflanzt sich sofort.
Tim Pritlove
Haben die das eigentlich mittlerweile mal bereut, die Chinesen?Irgendwie nicht wirklich.
Charlotte Bewick
Ja, was heißt, also es gibt bestimmt einige Leute, die es furchtbar finden,aber es gab keine offizielle Entschuldigung dafür oder sowas,das kann man glaube ich auch lange warten.Das Ganze ist einfach, es ist einfach sehr problematisch und es macht mir auch große Sorgen.Ich versuche auch mal das zu erzählen, warum das für uns jetzt in der Wissenschaftso besonders problematisch ist, weil die Satelliten und die Instrumente,die wir bauen, die sind Die sind sehr teuer, die werden lange entwickelt, 20 Jahre oder so.Dann hat man ein Teleskop da oben.Das soll uns 20 Jahre wissenschaftliche Daten liefern.Das Risiko, dass das getroffen und zerstört wird, wird immer größer,je mehr diese Weltraumschrottumgebung wächst.Meine große Sorge ist, dass wir irgendwann wo hinkommen, wo es sich nicht mehrrechnet, so viel Geld zu investieren. Weil man sagt, dass die Wahrscheinlichkeit,dass das Ding innerhalb von ein paar Jahren zerstört wird, ist einfach zu hoch.Und das kann man dem Steuerzahler nicht zumuten, dafür Geld auszugeben.
Tim Pritlove
Bzw. selbst wenn es nicht getroffen wird, muss man ja die ganze Zeit ausweichen,dafür dann wieder Treibstoff verbrauchen, was ja dann die Emissionsdauer verkürzt.
Charlotte Bewick
Genau. Oder es könnte auch getroffen werden von kleinen Partikeln,die es zwar nicht zerstören, aber die einfach die Funktionalität stark beeinträchtigen.
Tim Pritlove
Solarpanele zerlöchern etc.
Charlotte Bewick
Genau. Oder auf die Optik oder sowas. Darum ist das für mich so wichtig,dieses Thema und seit ich bei UHB bin, begleitet es mich hier schon.Ich war erst in der Erdbeobachtung als Systemingenieurin und das war 2012,da bin ich zu UHB gekommen und das war das Jahr,in dem die ISO -Standard, ISO 24113 heißt das, das ist der Weltraumschrott -Mitigierungsstandard,Da sind die ganzen Anforderungen drin, wie in 25 Jahren soll man die orbiten und so.Der wurde durch die ECSS anwendbar für ESA -Missionen.Und das heißt, das war das erste Mal, dass wir wirklich so von Kundenseite standardmäßigfeste Anforderungen an die Weltraumschrott -Disposal hatten und da habe ichvon Anfang an dann immer in unseren Missionen, in den Vorstudien,da diese Weltraumschrott -Pläne erstellt und habe dann 2017, fünf Jahre später,16 oder 17 war das, habe ich dieses Weltraumschrott -Kompetenzzentrum gegründet,weil ich gemerkt habe, es gibt ganz viele Leute innerhalb der Firma in den verschiedenenAbteilungen sitzen, die alle irgendwas mit Weltraumschrott zu tun haben,aber die reden nicht miteinander.Da gibt es zum Beispiel in der Antriebsabteilung gibt es jemanden,der kümmert sich darum, dass Antriebe passiviert werden, also dass man am Endeden letzten Spritz rauslässt, damit es da keine Möglichkeit gibt, dass es explodiert.Oder dann gibt es jemanden in der Missionsanalyse, der berechnet Wiedereintrittsmanöver.Und dann gibt es uns hier in der Vorentwicklung und wir machen das Ganze fürdie neuen Satelliten, dass wir die so auslegen.Und die haben alle nicht miteinander so richtig geredet.Und darum dieses Kompetenzzentrum, wo man sich einmal im Monat austauscht,über die neuesten Entwicklungen spricht, auf technischer Ebene,aber auch auf programmatischer Ebene.Und das hat jetzt zuletzt richtig Fahrt aufgenommen, weil es jetzt innerhalbvon Europa viele Initiativen gibt, an dem Problem endlich was zu lösen.Und ich glaube ausschlaggebend dafür ist diese neue Entwicklung mit den Megakonstellationen.So neu ist jetzt auch nicht mehr, aber es gibt ja jetzt einfach tausende vonSatellitenlaunches pro Jahr.
Tim Pritlove
Also vor allem Starlink, aber nicht nur Starlink, aber das ist natürlich das bekannteste Beispiel.Tausende Arbeit, also wirklich bis in der Endausbaustufe glaube ich bis zu 40 .000.
Charlotte Bewick
Satelliten.
Tim Pritlove
Allein Starlink hat ja jetzt schon mehr Satelliten gelauncht,als insgesamt in der gesamten Geschichte der Weltraumfahrt vorher gelauncht wurden.Die waren natürlich viel kleiner, aber eben viele.
Charlotte Bewick
Ja, aber das Problem ist ja die Anzahl und nicht die Größe. Also die Größe istauch problematisch insofern, dass wenn ein großer Satellit explodiert oder getroffenwird, dann erzeugt er mehr Schrott.Aber die Wahrscheinlichkeit eine Kollision zu haben, wächst mit der Anzahl der Objekte.Starlink ist ein Beispiel, aber es gibt viele andere. Amazon hat auch eine eigeneKonstellation, es gibt auch Konstellationen aus allen Teilen der Welt,die jetzt entwickelt werden, chinesische Konstellationen und so weiter.Das ist nicht wirklich reguliert, das ist nicht wirklich geklärt, wie man das…,wie man das handhaben will. Ein großes Problem mit Konstellationen ist,die fliegen meistens in einem ähnlichen Orbit, also in einer gleichen orbitalen Schicht.Und wenn jetzt die Mission beendet wird und die nicht korrekt entsorgt werden,dann sind die so nah beieinander, dass eine Kollision ganz wahrscheinlich ist.Und wenn erstmal eine Kollision eingetreten ist, dann hat man diese Kettenreaktion,diesen Kessler -Effekt, wo dann ganz schnell die ganze orbitale Schicht vermüllt ist.Und ja, und da engagiere ich mich halt eben schon ziemlich lange für und mache das auch hier weiter.Und wir wollen, also als UHB ist es für uns eben total wichtig,weil das ist ja unser Kernfeld, sind ja diese großen, teuren,hochwertigen Satelliten.Und das sind eben genau die, die auch am meisten da zu verlieren haben.Wenn man Satelliten baut, die klein und günstig sind und in großer Masse zuproduzieren sind, dann ist es nicht so schlimm in Anführungsstrichen,wenn davon einer mal kaputt geht.Weil man hat ja noch viele andere oder im Notfall macht man halt einen neuen.Aber wenn man diese großen teuren Produkte anguckt, die konventionelle Raumfahrt,die Wissenschaftsmissionen, die haben am meisten zu verlieren.
Tim Pritlove
Wer nimmt an dem Kompetenzzentrum so alles teil? Ist das eher eine europäischeoder nur deutsche Geschichte oder ist das schon international?
Charlotte Bewick
Also das ist ein OHB, ein internes Kompetenzzentrum.Und wir haben aber Kontakte auch zu unseren anderen Partnern,also unseren Schwesterfirmen in anderen europäischen Ländern.Aber die regulären Teilnehmer sind alle von der OHB System und von der OHB DC,das ist Digital Connect.Die machen Bodensysteme und Operations.Aber wir arbeiten, das ist innerhalb der Firma, Da arbeiten wir daran,unsere Satelliten zu verbessern und Technologien zu entwickeln und so.Aber wir haben auch Kontakte und wir arbeiten eng zusammen mit der ESA,mit dem DLR, auch mit anderen Industrieunternehmen.Einmal über zum Beispiel Eurospace, das ist so eine Vereinigung von Industrieunternehmen,aber auch ganz besonders über das Clean Space Office der ESA.Das ist in ESA eine Initiative, wo es darum geht, die Raumfahrt nachhaltigerzu machen und die ganz viel im direkten Austausch mit der Industrie gehen,was ich richtig super finde und wo wir immer,wo wir schon ganz viele Fortschritte gemacht haben.Jetzt in diesem Jahr steht ganz oben auf der Agenda die sogenannte Zero DebrisCharter, das ist ein politisches Dokument,wo sich Industrie und ESA und verschiedene nationale Weltraumorganisationen wie DLR zum Beispiel.Zusammenschließen und gemeinsam einen Plan, einen groben Plan entwickeln, wo wir 2030 sein wollen.Was zum Beispiel die Zuverlässigkeit von Satelliten im Wiedereintritt angeht und so weiter.
Tim Pritlove
Was ist denn bisher schon so erzielt worden an Fortschritten?Wir haben vielleicht mal ein paar Jahre zurück geblättert. Was ist jetzt besseran den Satelliten, was ist geändert worden, um diese ganzen Zielsetzungen dannauch zu erfüllen und diese Wünsche umzusetzen?
Charlotte Bewick
Also in unseren Satelliten sind wir compliant, also erfüllen wir diese Mitigationsvorschriften,das heißt, die werden immer so ausgelegt, dass sie am Ende der operationellen Lebensdauer,entweder kontrolliert einen Wiedereintritt durchführen oder einen passiven Wiedereintrittmachen und davor sich passivieren.Und dass man die Wahrscheinlichkeit einer Explosion oder so minimiert,dass die Ausweichmanöver fliegen.Also ganz viele Sachen sind einfach jetzt im Design standardmäßig dabei.Was man noch nicht so richtig sehen kann, ist, was für Auswirkungen das hat,weil die Satelliten, die jetzt fliegen und vor allem die jetzt in ihr End -of-Life gehen, die sind häufig von der Zeit, bevor es diese Standards gab.Und wenn man sich das anschaut, sieht man, es sind nur ganz wenige Satelliten,die wirklich einen Wiedereintritt machen oder ein wirkliches End -of -Life -Betrieb durchführen.
Tim Pritlove
Das heißt, es geht jetzt eigentlich erst langsam los.
Charlotte Bewick
Ich glaube, die Früchte zeigen sich erst jetzt so langsam. Und das ist haltso, wenn ich jetzt anfange, einen Satelliten zu entwerfen, dann wird der vielleicht 2029 gelauncht.Und dann hat er sein End -of -Life vielleicht 2038.Und das heißt also 15 Jahre.
Tim Pritlove
Aber irgendwas wird auch schon mal runtergekommen sein, was schon so halbwegs modern gedacht war.
Charlotte Bewick
Ja klar, also es gab schon Wiedereintritte, die gezielt waren.Es gab auch schon passive Wiedereintritte, aber einfach die Compliance -Rate ist so niedrig.Es gibt einfach viel zu viele Satelliten, die dort oben am Ende des Lebens einfachnur das Licht ausmachen und da oben bleiben statt sich zu entfernen.Aber ich glaube halt in vielen Fällen, weil sie eben aus einer Zeit stammen,wo das noch nicht mit eingebaut wurde in das System.Und das andere, was sich gerade tut, was total eine krasse Entwicklung ist,wo ich auch echt überrascht bin, dass das jetzt kommt, weil es immer hieß,kommerziell kriegt man das nicht hin, also es gibt einfach nicht genug Budgetdafür ist, dass man eine Debris -Removal -Mission macht.Das ist ja hier Clear Space One und auch Astroscale, eine Firma aus Japan undGroßbritannien, macht jetzt einen echten Demonstrator von einer Mission,die da hochfliegt und sich eine alte,Raketenoberstufe schnappt und aus dem Orbit entfernt.
Tim Pritlove
Das ist jetzt erstmal so eine Technologiedemonstration.Gibt es da eine Technologie, die sich da abzeichnet?Ich hatte ja schon mehrfach das Thema, einerseits die Weltraumschrott Sendung,da haben wir natürlich darüber gesprochen, vor allem über das Problem selber,dass wir über Robotik gesprochen haben.Dann kam es auch schon zu Überlegungen für automatische Andockungen.Jedes Raumfahrzeug hat ja in der Regel zum Beispiel eine Antriebsdüse.Da könnte man ja vielleicht von hinten sich einklinken.Mit Netzen wird experimentiert. Zeichnet sich schon irgendeine Technologie ab,wo alle meinen, das könnte am besten funktionieren, das ist vielleicht der ökonomischsteAnsatz oder ist das noch ein sehr breites Feld, wo eigentlich alles mal ausprobiertwerden muss, wie es funktionieren könnte mit der Müllabfuhr?
Charlotte Bewick
Also ich glaube am vielversprechendsten ist dieses feste Docking,also wo man wirklich hinfliegt und zum Beispiel mit der Düse sich verbindetoder mit dem Launch Vehicle Adapter, also dem Ring, mit dem man vorher schonauf dem Launcher befestigt war, weil das ist natürlich fest auch an der Struktur befestigt.
Tim Pritlove
Und der ist auch halbwegs standardisiert.
Charlotte Bewick
Genau, der ist auch standardisiert. Aber was wir auch haben,ist, dass wir mit den neuen Satelliten so Docking -Stations einbauen,sodass die schon richtig so einen Greifpunkt haben und so ein kleines Schild,was man dafür benutzen kann,um mit einem visuellen Sensor zu erkennen, in welcher Lage befindet sich derSatellit gerade, wie dreht er sich.
Tim Pritlove
So ein QR -Code sozusagen.
Charlotte Bewick
Ja, so ein bisschen so, genau, und das wird jetzt mit eingebaut,sodass man, falls der Satellit es nicht schaffen sollte, aus eigener Kraft denWiedereintritt zu machen, dassman die Option hat, ein möglichst einfaches Dockinginterface zu haben.
Tim Pritlove
Aber das ist natürlich das eigentliche Ziel, dass so eine Rettungsmission garnicht erst erforderlich ist.Trotzdem kann ich mir vorstellen, dass der Bedarf für diese Müllabfuhr steigt.Weil ich meine da müssen ja eigentlich auch die Unternehmen selber ein Interesse dran haben.Also gerade als wir Starlink angesprochen haben, ich meine das ist natürlich für die in dem Moment,wo einer ihrer Satelliten da rogue läuft und irgendwie alles so kegelmäßig wegballert,kann er ja auch mal schnell den Tod des ganzen, vielleicht nicht des ganzen,aber zumindest signifikanter Teile des Netzes bedeuten.Bis hin zur Gefährdung des Weiterbetriebs an sich, weil wenn erstmal genug rumfliegt,dann muss man unter Umständen den ganzen Orbit ja aufgeben und später dann vielleichtauch noch andere orbitale Lagen.Beteiligen die sich da? Gibt es da Innovationen?
Charlotte Bewick
Also für Betreiber von einer festen Konstellation ist es vielleicht so,dass man tatsächlich sagt, okay, ihr habt ein Interesse daran,den Satelliten zu entfernen.Aber man muss leider sagen, in den allermeisten Fällen ist der Betreiber nichtderjenige, der direkt betroffen ist von den Folgen.Es kann sein, aber erst mal ist das einfach nur eine Umweltverschmutzung in dem Sinne.Und das muss meiner Meinung nach, das muss viel strenger reguliert werden,dass man wirklich dafür aufkommen muss. Wir haben jetzt bei der Zero -Debris-Charta darüber gesprochen, dass wir mit 99 -prozentiger Wahrscheinlichkeiteigentlich wollen, dass die Satelliten nicht im Orbit verbleiben.Und das ist eigentlich nur möglich, indem man Vorkehrungen trifft,dass man im Falle eines Ausfalls eben so einen Rettungsdienst nutzt.Anders weiß ich nicht, wie man eine 99 -prozentige Wahrscheinlichkeit erreichensoll, weil es eben immer was gibt, was ausfallen kann.Oder man muss den Satelliten so designen, dass er alle Systeme dreimal oderso dabei hat, was ja dann auch wirklich teuer wird.
Tim Pritlove
Ja.Normalerweise so im industriellen Bereich, Kraftwerke etc.Macht man das ja mit so einem Fonds, wo man sozusagen sagt,okay ihr wollt in diesem Milieu wirtschaftlich unterwegs sein,könnt ihr das schön machen,aber wenn ihr hier eine Lizenz haben wollt, dann müsst ihr irgendwie so undso viel Prozent von eurem Umsatz in so einen Topf geben und wenn halt mal wirklichwas schief geht, dann haben wir zumindest Kohle, um das irgendwie regeln zu können.Zeichnet sich das ab, dass sowas kommt?
Charlotte Bewick
Also die Idee gibt es, aber das Problem ist, wie setzt man das um?Bei einem Kraftwerk hat man ein festes Land, in dem soll das Kraftwerk dannstehen und da gibt es halt eine klare legislative Hoheit.Und das gibt es im Weltraum eben nicht und man müsste sich dann schon wirklichinternational einig werden.Wenn einige Länder anfangen würden, das alleine zu machen, kann das halt aucheinfach eine Abwanderung von Industrie bedeuten.
Tim Pritlove
So nach dem Motto, wenn das hier zu teuer wird, dann launchen wir halt woanders. Ja, genau.
Charlotte Bewick
Eine Idee, die schon mal besprochen wurde, war, dass man vielleicht das auchmit den Servicen verbinden sollte.Also nicht so sehr guckt, wo wird der gelauncht oder wo wird er betrieben,sondern wo dürfen die ihre Services verkaufen.Wenn man einen Satelliten hat, der zum Beispiel Internet anbietet,aber keine korrekten Vorkehrungen für End of Life hat, dann darf der vielleichtsein Internet nicht in Europa vertreiben. Nur so als Idee.
Tim Pritlove
Ja, okay, good point.Das könnte ein interessanter Hebel sein natürlich und Tracking Station,solche Netzwerke nutzen zu können, ist natürlich auch in gewisser Hinsicht einPrivileg, könnte ich mir vorstellen.
Charlotte Bewick
Ja das stimmt, genau. Also Bodenstationsnetzwerke und so.Obwohl gerade die Konstellationen, die haben eigentlich Inter -Satellite -Link,also da braucht man dann nur noch eine Bodenstation und die Informationen werdendann von Satellit zu Satellit weitergegeben.
Tim Pritlove
Beziehungsweise sie haben halt überhaupt ihre eigene Infrastruktur auf dem Boden.Ja, alles nicht so einfach. Aber du bist da optimistisch, dass sich da was tut?
Charlotte Bewick
Ja, also irgendwas muss sich tun.Ich weiß nicht, ob ich das unbedingt als optimistisch bezeichnen würde.Was ich gut finde, ist, man hat das Gefühl, im Moment ist wirklich Impuls dahinter.Wir merken von vielen Seiten, es gibt Interesse, die deutsche Raumfahrtstrategienimmt speziell auf Nachhaltigkeit Bezug.Wir haben von der EU, hören wir jetzt, dass es im EU Space Law Nachhaltigkeitmit berücksichtigt werden soll.Dann haben wir wie gesagt dieser Zero Debris Charter, wo wir,was auch wirklich außergewöhnlich ist, dass wir da mit Industrie übergreifend,mit unseren Wettbewerbern, mit unseren Kunden alle zusammen unterzeichnen wollen,dass wir uns hier an bestimmte Maßstäbe halten wollen.Und eben ist es auch Geld da, um solche Entwicklungen zu finanzieren.Was früher wirklich in Frage stand, wo wir gesagt haben, das wird nie kommen,so eine Mission, weil es gibt einfach niemanden, der bereit ist,so viel Geld dafür zu bezahlen, einen Satelliten aus dem Orbit zu entfernen.Und jetzt passiert es doch.Und es gibt eben auch Geld da, um Technologien zu entwickeln,die wir brauchen. Sprich dieses Das Design vor dem Mais, was ich eben angesprochen hatte.
Tim Pritlove
Wann kommt diese Testmission an den Start, die nächste?
Charlotte Bewick
Ich glaube, es sollte 2026 soweit sein, wenn ich mich richtig erinnere. Also nicht mehr lange.
Tim Pritlove
Okay, nicht mehr lange, aber halt so nicht mehr lange in Raumfahrtsgrößenordnung.
Charlotte Bewick
Ja, voll bald in Raumfahrtsgrößenordnung.
Tim Pritlove
Das ist ja quasi morgen schon.
Charlotte Bewick
Ja, das stimmt.
Tim Pritlove
Ja, man muss ja hier wirklich einen langen Atem haben. Du hast EU -Space -Lawangesprochen, das heißt es soll auf der Ebene der Europäischen Union einen Weltraum...Gesetzgebung erarbeitet werden, die dann das Potenzial hat, als Vorlage fürdie internationalen Verhandlungen zu dienen oder wie sehe ich das?
Charlotte Bewick
Also ich bin gar keine Expertin, was diese EU -Machenschaften angeht und ichfinde es auch immer super komplex, aber wie ich es verstehe,ist, dass die EU eine Art Vorschlag dann macht und die Nationalstaaten das inihre eigene Gesetzgebung übernehmen können,aber genau, das ist, ich bin Ingenieurin.
Tim Pritlove
Ja, ist mir schon klar. Aber interessanter Hinweis hatte ich jetzt noch garnicht so auf dem Zeiger. Ich habe mich ja schon mal über Weltraumrecht unterhalten,das ist aber schon eine Weile her.Wobei auch damals war schon klar, dass es einfach sehr schwierig ist die Interessenunterschiedlicher Staaten hier unter einen Hut zu bringen.Und wenn man sich halt vor allem die Ambitionen der Russen in den letzten Jahrenanschaut, könnte es ein bisschen schwierig werden da auf einen gemeinsamen Nenner zu kommen.China ist ja auch generell noch so ein bisschen ausgeklingt,aber wäre natürlich schon mal ganz gut, wenn es hier zumindest mal sinnvolle Vorschläge gibt.
Charlotte Bewick
Aber ich finde auch, das ist für mich auch immer so ein Punkt,ich vergleiche das ganz gerne so mit der Klimawandel -Problematik.Man kann nicht immer nur sagen, aber die Russen, aber die Chinesen machen esdoch auch, weil dann kommt man nie weiter.Wir müssen als Industrienation, müssen wir auch eine Vorbildfunktion erfüllenund das gilt jetzt auch für den Weltraumschrott, aber halt ganz besonders mit dem Klimawandel.Und wenn man sich anschaut, was fliegt denn da oben eigentlich rum?Ja klar, es gibt viel russischen Schrott, aber es gibt auch ganz,ganz viel Schrott aus Amerika und auch einiges aus Europa.Und die aufstrebenden Nationen im Bereich Raumfahrt, die jetzt anfangen,die gucken ja auch, wie verhalten sich die Player?Und wenn wir jetzt sagen, na ja, okay, wir haben keinen richtigen Grund,da jetzt wirklich was zu machen, weil es halten sich ja sowieso nicht alle dran,Dann ist es ja kein Wunder, dass eine neue Raumfahrtnation, sagen wir mal Nigeria oder so,dann auch nicht sagt, okay, wir machen jetzt aber sehr, sehr nachhaltige Raumfahrt.Ich meine, toll, wenn sie es tun, aber ja, ich finde, da ist es schon sehr,sehr wichtig, dass gerade als eine Nation, die schon sehr viel entwickelt hatund die auch schon viel genutzt hat im Orbit und davon auch schon viel profitierthat, dass man eben den Weg weist.
Tim Pritlove
Mh.Ja, also ich glaube da haben alle so ein bisschen Dreck am Stecken,weil das Thema einfach lange Zeit vernachlässigt wurde.Ich frage mich eigentlich immer, warum eigentlich? Also hat man irgendwie langeZeit gedacht, das könnte nicht wirklich ein Problem sein?Oder sind da einfach nur die frühen Rufe nie erhört worden aus Kostengründen?Oder war einfach das Wachstum dann schneller, als alle damit gerechnet haben?
Charlotte Bewick
Beides. Also einmal hat man lange Zeit nicht geglaubt, dass es ein wirklichesProblem gibt, obwohl der Donald Kessler das ja schon in den 70er Jahren prognostiziert hat.Aber das sind natürlich auch immer dieser Kommunikationsunterschied zwischenden Wissenschaftlern und den Leuten, die dann Satelliten tatsächlich auch inAuftrag geben, was früher ganz oft auch das Militär einfach war.Und dann zum Beispiel diese Antisatellitentests, da ist man sich ja eigentlicheinig, dass das Quatsch ist, aber trotzdem wurde das weitergemacht.Der letzte ist jetzt auch erst ein paar Jahre her, wo eben Satelliten wirklichim Orbit zerstört werden, um zu demonstrieren, wir können das.Die Leute, die das entscheiden, die haben bestimmt nicht schlaflose Nächte wegen Weltraumschrott.Das sind einfach ganz andere Interessen, die da zusammenkommen.Und das andere ist diese Entwicklung mit den Megakonstellationen,das hat viele überrascht.Das ändert alles in der Weltraumindustrie, das hatten wir, also ich hatte dasso nicht auf dem Schirm und bis vor ein paar Jahren eben. Und dann plötzlich ging das los.Und wir haben gesehen, es geht nicht nur darum, dass hier ein paar UniversitätenCubeSats machen, sondern es geht darum, dass wirklich im ganz großen,im kommerziellen Stil zehntausende von Satelliten in den Orbit geschossen werden.Und nicht nur von einer Firma, sondern von vielen, die das machen wollen.Einige, die es jetzt auch schon machen und noch viel, viel mehr, die es planen zu machen.Und dann ändert es einfach alles. Wenn man sich die Wenn man sich die Diagrammeanschaut, es gibt so ein paar Diagramme, die wirklich augenöffnend sind,wo man sieht, seit den 60er -Jahren, wie viele Launchs gab es und wie vielegab es in den letzten beiden Jahren.Und das sind einfach ein Balkendiagramm, wo es in den Himmel reißt auf einmal.Und dann, wenn man das dann noch vergrößert in die Zukunft und guckt,wie viele sind jetzt schon angekündigt, da ist eine ganz klare Schnittstelleim Jahr 2020 ungefähr oder 2019. sind.Und da ist der große Umbruch und wir haben viel, viel, viel mehr Launches jetzt,als wir es jemals zuvor hatten.
Tim Pritlove
Es gibt ja ein paar richtige Klopper. Also vor allem sind ja früher,also der Trend zu kleineren Satelliten ist ja in gewisser Hinsicht auch gut,auch wenn es jetzt so viele sind.Früher hat man ja noch ein anderes Modell gehabt und es gibt ja einige große Satelliten.Ich glaube so ein 6 Tonnen Teil InchelSat, der da verendet ist.Und der Envisat auch noch natürlich. Also der ist ja noch schwerer,irgendwie über 8 Tonnen. Also wirklich so ein VW -Bus im Weltall.Die so ein bisschen unkontrolliert da rumliegen. Es wären ja eigentlich,sagen wir mal, sehr dankenswerte Ziele für so eine Rettungsmission.Aber man kann wahrscheinlich an diese dicken Dinger, also ist es schwerer?Oder eigentlich das gleiche wie bei so einem kleinen?Ich meine so ein kleiner ist vielleicht schwerer einzufangen und letztlich soviel Energie brauchen wir ja gar nicht, um die Dinger auf einen anderen Orbit zu bringen, oder?
Charlotte Bewick
Ja, also erst mal die großen Teile. Also es gibt so eine Art Hitliste,so eine Art Most Wanted List von Objekten,wo man sehen kann, welche muss man auf jeden Fall einfangen und das hat damitzu tun, was ist die Wahrscheinlichkeit, dass die mal explodieren oder zerstörtwerden und was ist der schwere Grad von den Folgen von so einer Explosion.Und da steht Envisa zum Beispiel ganz oben, weil es eben in einem Orbit,er ist in einem Orbit 800 Kilometer, wo der ganz wichtig ist für die Erdbeobachtung,der aber so weit oben ist, dass man kaum noch Restatmosphäre hat.
Tim Pritlove
Also wenn es dann… Da bremst nichts ab.
Charlotte Bewick
Da bremst nichts mehr ab. Der bleibt dann tausende von Jahren dort.Und die Wahrscheinlichkeit, dass er mal explodiert, durch eine Kollision zerstörtwird, ist extrem hoch, weil er eben von alleine kaum runterkommt,in Hunderten von Jahren nicht.Aber es gibt auch andere Satelliten, die da weit oben stehen,die zum Beispiel volatile Antriebssysteme dabei haben, wo man weiß,früher oder später explodieren die.Und der Grund, warum man sich nicht als allererstes Envisat schnappt,ist, Envisat ist wie gesagt ein Acht -Tonnen -Klopper und wenn man den nichtauf eine ganz gezielte Wiedereintrittsbahn auf die Erde befördert,sondern wenn da irgendwas schieflaufen würde,dann würde der sehr, sehr viele Komponenten,die den Wiedereintritt überleben, auf der Erdoberfläche zerstreuen mit hoher Geschwindigkeit.Das kann also sehr gefährlich werden für Menschen, für Tiere,für Einrichtungen, für Infrastruktur auf dem Boden.
Tim Pritlove
Also den muss man auf einer sehr klugen Trajektorie direkt in den Pazifik führen sozusagen.
Charlotte Bewick
Da muss man erstmal demonstriert haben, dass man das kann und dass man das auchwirklich sicher kann, bevor sich das irgendjemand traut.
Tim Pritlove
Okay, aber eigentlich ist das schon so Target Nummer eins. Das wäre super,wenn man dem mal los wird.
Charlotte Bewick
Für Europa ist es das, weil es ist ein europäischer Satellit.Das heißt wir wissen, wir können da ran, ohne dass irgendjemand ein Problem damit hat.Es gibt viele andere Satelliten, die auch große Probleme verursachen,wo das rechtlich nicht so einfach ist, wo die einfach nicht europäisches Eigentum sind.
Tim Pritlove
Genau, wie zum Beispiel dieser Intelsat, der auch so ein Riesending ist.Wie sieht das aus mit den geostationären Orbits, weil ich meine,die Low, oder Low, ich weiß nicht, bis zu 800 Kilometer, wie nennt man dannden Orbit noch, das ist ja nicht mehr Low. Also sagen wir mal so die Erdnaheit.
Charlotte Bewick
Ne Low, Leo ist bis 2000 Kilometer höher.
Tim Pritlove
Also in diesem Leo Bereich, also da wo man eine realistische Chance hat mitüberschaubarem Energieaufwand die Dinge auch wieder nach unten zu zwingen,weil eigentlich bringt die ja nichts aus der Ruhe.Die fliegen da einfach ihre Bahn und folgen einfach Einstein um die Erde herum,das heißt man muss da einfach gegendrücken, um die sozusagen wieder so ein bisschenwie eine Gummiente unter Wasser zu halten.Und dann gibt es aber noch diesen geostationären Orbit, da ist ja die Chance,die wieder zurück zu bekommen, kann man irgendwie komplett vergessen und dieheutige Strategie sieht ja so aus, dass die dann einfach ein bisschen weiterrausgeschoben werden, aber im Prinzip ja da auch bleiben.
Charlotte Bewick
Genau, beim GEO das ist ein ganz spezieller Orbit, weil das ist ja nur ein Orbit.Also beim LEO haben wir ganz viele verschiedene Orbits, hohe Inklination,niedrige Inklination, die so kreuz und quer durcheinander flitzen.Das ist ganz chaotisch. Im Geo ist es so, die sind alle ungefähr äquatorialund die gehen alle in die selbe Richtung und mit derselben Geschwindigkeit,weil die alle diesen 24 Stunden Umlauf haben wollen, wo sie immer über einen Punkt der Erde stehen.
Tim Pritlove
Ein Perlenkettchen einmal die ganze Erde herum.
Charlotte Bewick
Und wenn jetzt einer davon anfängt nicht mehr zu funktionieren und anfängt abzudriften,dann hat der nur eine ganz geringe relative Geschwindigkeit zu den anderen,weil der geht dann ein bisschen niedriger und dann.Im Verhältnis zu den anderen bewegt er sich dann so ganz leise ein bisschenrückwärts oder ein bisschen vorwärts, je nachdem und die Kollisionsrisiken dortsind erstmal ein bisschen in der Hinsicht geringer, dass die relative Geschwindigkeit geringer ist.Das ist wichtig zu berücksichtigen, weil wenn man zwei polare Satelliten imLeo hat, die sich begegnen, möglichst noch frontal, dann kann man hier siebenKilometer pro Sekunde, da sieben Kilometer pro Sekunde, 14 Kilometer pro Sekundezusammenprallen haben.Im Geo bewegt man sich mit dreieinhalb Kilometer pro Sekunde,also schon mal langsamer und dann eben halt relativ.Und dann hat man vielleicht so was ein paar hundert Meter pro Sekunde Relativgeschwindigkeit,eine ganz andere Nummer.Und dann, dadurch, dass das nur ein Donut ist, in dem sich der Geo befindet,kann man eben auf diesen Graveyarding -Orbit gehen,der einige hundert Kilometer höher ist und der dann auch prognostiziert erstmalkeine Überschneidungen mehr mit dem Geo hat.Und das ist eine ganz gute Methode, die Geosatelliten zu entsorgen.Und ich glaube, da bleibt man auch bei, weil die in den Wiedereintritt zu zwingen, ist sehr komplex,kostet sehr viel Treibstoff und birgt auch gewisse Risiken, weil die sind sehrgroß und man muss halt schon genau zielen, wenn man von 36 .000 Kilometer Entfernunggenau einen kleinen Fleck im Pazifischen Ozean treffen möchte.Und was wir aber besonders interessant finden, oder was ich auch besonders interessantfinde, ist dieses On -Orbit -Servicing,also dass man Satelliten baut, die zu Geosatelliten hinfliegen und die wiederfit machen, wenn da irgendwas ausgefallen ist, versucht das zu reparieren, also quasi Drohnen,Reparatur -Drohnen, die dort im Orbit die Satelliten wieder ansatzfähig machenoder wenn Hopfen und Malz verloren ist, die abschleppen und dann eben nichtzum Boden abschleppen, sondern in den Graveyard bringen.
Tim Pritlove
Also ich höre schon eine gewisse Hoffnung raus, dass diese Reparaturmissionendemnächst ein richtiges Thema werden.
Charlotte Bewick
Ja, also es gab ja schon einen erfolgreichen Einsatz von einer Reparaturmissionim Orbit, im Geo. Nicht von uns, aber es gab es.Und ich glaube, das wird immer wichtiger werden, auch unter Aspekten der Nachhaltigkeit.Ganz viel von dem Material, was wir da hochschicken, das wird im Moment einfachungenutzt, verbrannt oder entsorgt oder in den Graveyard gebracht.Aber wenn ich mir vorstelle, was machen wir in 20, 30 oder 40 Jahren?Das ist ja viel, viel Zeit und viel Entwicklung, die da weitergeht.Ich kann mir kaum vorstellen, dass wir weiter so mit dem Material umgehen,was wir teuer in den Orbit befördert haben.Darauf hinauslaufen, dass man im Orbit anfängt, die Sachen weiterzuverwenden,wiederzuverwenden, reuse, recycle, etc.
Tim Pritlove
Oder eben auch eine Art der Rückführung vielleicht erfindet,die auch eine Wiedernutzung der Materialien beinhaltet.Weil ich meine, oft sind ja auch sehr seltene Stoffe in diesen komplexen Instrumenten,die jetzt nicht so üppig vielleicht vorhanden sind. und vielleicht noch,aber irgendwann vielleicht auch nicht mehr.Es ist ja generell nicht einfach etwas zurückzuführen. Also wir reden ja immervon, okay der Orbit muss frei sein, aber am Ende bedeutet das ja dann meistens,dass das meiste verglüht.Dann ist es ja auch erstmal gleichförmig über den Pazifik verstreut und vondaher auch nicht so ohne weiteres wieder nutzbar.Gibt es denn eigentlich technologisch in irgendeiner Form neue Ansätze,dass diese Ateliten auch bewusst überleben und in irgendeiner Form bergbar sind?Oder ist das dann zu viel des Guten?
Charlotte Bewick
Also meiner ist Wissensnach nicht. Aber ich glaube auch das Wertvollste im Momentan den Materialien ist nicht das Material, sondern dass sie im Orbit sind.Weil wir bezahlen ja 50 .000 Euro oder so für ein Kilogramm Launchmasse unddas ist ein Kilogramm Aluminium, das ist jetzt schon im Orbit.Da muss ich nicht nochmal 50 .000 Euro für bezahlen. Ich müsste eigentlich nurhinkommen, das bergen, das in ein Aluminiumgranulat umwandeln und daraus neuen Satelliten drucken.Also ich rede jetzt mal von 20, 30 Jahren, aber technologisch ist das keineMagie, so was müsste machbar sein und ich glaube eben, oder eben Komponenten,die man nimmt und repariert und wiederverwendet.Das ist jetzt nichts, was in den nächsten paar Jahren kommen wird,aber ich glaube, das ist einfach etwas, was unweigerlich kommt,weil es eben im Moment eine ganz große Verschwendung ist von dem,was wir alles schon drumherum haben.
Tim Pritlove
Aber ist nicht eigentlich die Laufzeit vor allem auch einfach nur durch einenMangel an Treibstoff definiert?Also oft funktionieren die Dinger ja dann eigentlich auch noch ganz gut,aber ihnen ist halt einfach der Treibstoff ausgegangen.So Refueling, dass man einfach da mal so einen Weltraumtanklastwagen durch dieGegend schickt, das müsste ja eigentlich auch eine Option sein.
Charlotte Bewick
Klar, das ist auch ein Teil von diesem On -Orbit -Servicing.Wir arbeiten auch gerade an einem ganz spannenden Projekt für ESPRI,für diese Mondstation mit dem Xenon -Refueling, wo man Xenon -Gas neu einbaut,damit man eben diese Raumstation weiterverwenden kann.Aber auch ganz normales Hydrazine -Refueling und so ist Teil von diesem On -Orbit -Servicing.Aber es ist nicht nur das. Die Satelliten haben ja alle Komponenten dabei unddiese Komponenten sind auf eine bestimmte Lebensdauer ausgelegt.Und im All sind nochmal erschwerte Bedingungen. Man hat da höhere Strahlungslastenund so weiter. Und es ist einfach so, nach einer Weile gehen die Dinger kaputt.So oder so. Oder auch Sachen, die sich bewegen, Mechanismen oder wir hattenvorhin die Schwungenräder oder so.Die sind für eine gewisse Anzahl von Zyklen ausgelegt und irgendwann gehen die kaputt.Aber wie gesagt, vielleicht kann man sie ja auch reparieren,vielleicht kann man ja was machen oder sie ausbauen und umbauen oder neu verwenden.
Tim Pritlove
Das würde aber natürlich auch einen höheren Grad an Modularisierung,Standardisierung, Schnittstellen etc.Dass man da einfach mal neue Solarpanele ranschraubt oder so.Das sind ja alles komplexe, delikate Verbindungen heutzutage,die sich nicht so ohne weiteres und schon gar nicht durch einen Roboter im Weltallso ohne weiteres auflösen lassen. Aber da könnte es ja hingehen.
Charlotte Bewick
Da könnte es ja hingehen, genau.
Tim Pritlove
Könnte es ja hingehen. The future is still bright.Ja Charlotte, ich sag mal vielen Dank. Ich denke jetzt haben wir hier einenÜberblick gewonnen oder gibt es noch irgendetwas, was du uns mit auf den Weggeben möchtest, was wir noch nicht so angesprochen haben?
Charlotte Bewick
Ne, ne, das hat mir total viel Spaß gemacht. Wir sind ja wirklich durch alleseinmal durchgegangen, was ich hier so mache. Sehr schön. Ich fand's sehr schön.
Tim Pritlove
Vorrang. Gut, dann vielen Dank.Und ja, vielen Dank für's Zuhören, das war's von mir von Raumzeit.Ihr wisst, bald geht's wieder weiter. Bis dahin sage ich Tschüss und bis bald.

Shownotes

RZ114 CERN: CMS

Aufbau, Funktion und Aufgabe des CMS-Detektors am CERN

Der CMS (Compact Muon Solenoid) ist einer der beiden Detektoren, die gemeinsam den Nachweis des Higgs-Bosons ermöglicht haben und ist eine dieser gigantischen Strukturen 100m unter der Erde am CERN and dem die vom LHC beschleunigten Teilchen untersucht werden.

Dauer:
Aufnahme:

Wolfgang Adam
Wolfgang Adam

Wir sprechen mit Wolfgang Adam, dem stellvertretendem Sprecher CMS-Kollaboration, über die Planung, Bauphase und Design des Detektors, die Funktionsweise und Aufgaben der einzelnen Detektionsschichten und welchen Beitrag CMS zum Nachweis des Higgs-Bosons geleistet hat.


Für diese Episode von Raumzeit liegt auch ein vollständiges Transkript mit Zeitmarken und Sprecheridentifikation vor.

Bitte beachten: das Transkript wurde automatisiert erzeugt und wurde nicht nachträglich gegengelesen oder korrigiert. Dieser Prozess ist nicht sonderlich genau und das Ergebnis enthält daher mit Sicherheit eine Reihe von Fehlern. Im Zweifel gilt immer das in der Sendung aufgezeichnete gesprochene Wort. Formate: HTML, WEBVTT.


Transkript
Tim Pritlove
Hallo und herzlich Willkommen zu Raumzeit, dem Podcast über Raumfahrt und andere.Kosmische Angelegenheiten.Mein Name ist Tim Frithloff und ich begrüße alle hier zu Nummer 114 von Raumzeit.Und ja, wie ihr schon gemerkt haben dürftet, gibt es ja hier eine ganze Serievon Podcasts hier am CERN in Genf, wo wir mal aufschlüsseln wollen,was denn hier eigentlich alles so installiert ist, warum und wie es funktioniert.Und nachdem wir jetzt schon ein wenig über die Geschichte des CERNs gelernthaben und auch so die Grundlagen der ganzen Physik,die hier erforscht wird,angerissen haben, uns auch schon den ersten Detektor angeschaut haben mit ALICE,wollen wir heute mal so ein bisschen auf den Kern der Kernforschung hier kommenund uns in einer Reihe von zwei Sendungen die Hauptdetektoren des LHC,des Large Hadron Collider, anschauen, mit denen so der Großteil der Experimente durchgeführt wird.Und fangen wir an mit dem CMS-Detektor, dem Compact Muon Solenoid, Toller Name, Detektor.Ja und um darüber Auskunft zu erhalten, begrüße ich meinen Gesprächspartner,nämlich Wolfgang Adam. Hallo Wolfgang.
Wolfgang Adam
Hallo.
Tim Pritlove
Herzlich willkommen bei Raumzeit. Du bist Senior Research Associate für CMSAnalyse und CMS Tracking und stellvertretender Sprecher.
Wolfgang Adam
Genau, ich arbeite für das Institut für Hochenergiephysik der ÖsterreichischenAkademie der Wissenschaften in Wien und habe eben gleichzeitig auch Funktionenin der Kollaboration, die das CMS-Experiment betreibt.
Tim Pritlove
Ja und wie bist du dazu gekommen mit der ganzen Wissenschaft?War das irgendwie schon ein Kindheitstraum?
Wolfgang Adam
Naja ich hatte mich früher für Mathematik,Technik, Physik interessiert und habe dann ein Studium der Physik an der TechnischenUniversität in Wien begonnen und als es Richtung Diplom ging,hatten wir einen Professor für Theoretische Physik,der gleichzeitig zu dieser Zeit Präsident des CERN Councils war,das heißt der Vertretung an der CERN-Mitgliedsstaaten, die die strategischeAusrichtung des CERN sozusagen definieren.Und er hat uns eben diese Art von Physik näher gebracht und von den Herausforderungengesprochen, die es hier gibt.Und das hat mich natürlich interessiert habe mich dann für meine Diplomarbeitbeworben beim Institut für Hochenergiephysik,das eben das Institut in Wien ist, das sich mit dieser experimentellen Hochenergiephysikbeschäftigt und bin dort eingestiegen in die Vorbereitung des Delphi-Experiments.Das war der Beschleuniger, der hier im Tunnel vor dem LHC gelaufen ist,LEP, Large Electron Positive Collider, und wir haben da eine Detektor-Komponentein Wien gebaut und ich habe mich dann angefangen damit zu beschäftigen und bindann zum CERN gekommen um die Installation und den Betrieb und die Auslese diesesDetektors zu übernehmen.Das war ab dem Ende der 80er Jahre,also LEP ist während der 90er Jahre gelaufen, Also die beginnen 1989.
Tim Pritlove
Das heißt du bist jetzt hier seit 30 Jahren oder länger noch?
Wolfgang Adam
Ja. Ja.
Tim Pritlove
Okay.
Wolfgang Adam
Und ich habe dann am CERN ein Fellowship gemacht, im selben Experiment,aber in einem anderen Detektor, dem Cherenkov Detektor.Das ist etwas, was wir hier CMS nicht finden,aber das ist ein Detektor, mit dem man Geschwindigkeit geladener Teilchenmessen kann und sie damit identifizieren kann und habedann verschiedene Physikgruppen in Delphi übernommen und dann gegen Ende derLablaufzeit auch eine gemeinsame Arbeitsgruppe der vier Lab-Experimente fürSuchen nach unter Anführungszeichen exotischer Physik, also neuen Teilchen.
Tim Pritlove
Exotische Physik. Tcherenkov-Strahlung war ja auch schon mal ein Thema,Raumzeit 104, da war ich auf La Palmaund wir haben dort die Pläne für das Tcherenkov-Teleskop-Array angeschaut.Das ist ja related, sagen wir mal, da kosmische Strahlung und so weiter.
Wolfgang Adam
Genau, nur entsteht dort die Tcherenkov-Strahlung in der Atmosphäre.Da muss man nicht beschleunigen. Genau, während hier in den Hochenergiephysik-Experimentendas innerhalb eines Detektors passiert.
Tim Pritlove
Genau, aber das ist ja immer wieder auch schön zu sehen, so diese Analogie.Auf der einen Seite gibt es halt die Installationen, die einfach versuchen diekosmische Strahlung, die ohnehin schon beschleunigt durchs All schießt,in irgendeiner Form auszuwerten.Da wäre ja nebenbei auch noch das Alpha Magnetspektrometer zu erwähnen.Hatte ich ja auch schon bei Raumzeit 38 schon vor 10 Jahren tatsächlich dasThema schon mal, dessen Kontrollzentrum ja tatsächlich hier auch auf dem Zerngelände ist.Genau, aber wie wir ja auch schon in den letzten drei Sendungen ausgeführt haben,hier wird halt viel beschleunigt und durch diese Kaskade von Ringen kriegt mandann halt einfach die Teilchen mit einer sehr sehr hohen Energie zu den Detektorenund das ist dann eben sozusagen der Ort, wo es dann unter anderem mit dem CMS weitergeht.
Wolfgang Adam
Genau, und das hat natürlich auch Auswirkungen auf die Auslegung der Experimente,weil wir eben hier nicht natürlich vorkommende Phänomene betrachten,die über Zeit konstant beobachtet werden können, sondern wir generieren hierdie Kollisionen, die wir beobachten wollen, direkt.Und das hat natürlich Auswirkungen auf, wie wir die Detektoren auslegen, betreiben.
Tim Pritlove
Jetzt wollen wir nochmal sagen, also ich hab's ja schon angedeutet,also CMS und Atlas, was, Spoiler Alert, das Thema in der nächsten Sendung seinwird, das sind ja im Prinzip so...Geschwister, Nachbarn, die kümmern sich im Wesentlichen um freundliche Konkurrenten.Also zwei Detektoren mit unterschiedlicher Technik, die mehr oder weniger denselben Auftrag haben.Im Prinzip in all dieser ganzen Beschleunigungen die selbe Art von Phänomenenversuchen zu beobachten, aber eben mit unterschiedlicher Technik.Und das finde ich einen ganz interessanten Ansatz, weil man ja dadurch sozusagenvon vornherein feststellt, okay, wir haben kein Bias in unserer Technologie bei dem, was wir sehen.Oder zumindest nicht so weniger, weniger Bias.
Wolfgang Adam
Es gibt verschiedene Gründe natürlich, das so zu machen.Warum wir überhaupt zwei Experimente haben, das hat mit dem zu tun,was ich vorhin erwähnt habe, dass wir hier eben die Kollisionen selbst erzeugen.Ein Grundsatz der Wissenschaft ist natürlich, dass Messungen immer kontrolliert,unabhängig kontrolliert werden können von unabhängigen Wissenschaftlern.Bei vielen Experimenten kann das hintereinander geschehen.Also es wird ein Experiment durchgeführt, man findet etwas, danach kommt einanderes Experiment, das das überprüfen wird und verbessern wird.Aber nachdem wir hier natürlich den Beschleuniger betreiben müssen,ist es nicht optimal, wenn man die Messzeiten, die ja ohnehin Jahre und Jahrzehntedauern, wenn man die verdoppeln würde.Und daher ist es viel ökonomischer, die zwei Experimente gleichzeitig zu betreiben.Und für die unterschiedliche Auslegung gibt es verschiedene Gründe,technologische Gründe, aber es gibt Es gibt vor allem unsere,wenn wir Messungen durchführen, sind die Werte, die wir messen,natürlich mit Fehlern behaftet.Das heißt, es gibt da Unsicherheiten auf die Messwerte. Das ist vollkommen normal.Das geschieht in allen Messungen.Und diese Unsicherheiten können verschiedenen Ursprung haben.Es gibt einen ganz einfachen statistischen Ursprung.Das heißt, wir beobachten eine endliche Zahl von Ereignissen,wenn wir einen bestimmten Prozess messen und dadurch können Fluktuationen auftreten.Wenn man einen Würfel zehnmal würfelt, dann werden die Eins bis Sechs nichtgenau mit der gleichen Wahrscheinlichkeit auftreten.Also man wird nicht die gleiche Zahl beobachten.Ähnlich ist es hier, wenn wir nur eine bestimmte Zahl von gewissen Ereignissenbeobachten, dann kann diese Zahl einfach ganz natürlich rauf und runter fluktuieren.Aber es gibt dann eine zweite Komponente, die wir hier typischerweise systematischeFehler nennen. Das ist...Mögliche Verzerrungen des Messwerts durch Effekte, die zum Beispiel aus demDetektor kommen können oder aus der theoretischen Modellierung dieser Prozesse.Und um diese Fehler möglichst auszuschließen, ist es günstig,wenn man zwei Experimente mit unterschiedlichem Aufbau hat, weil Detektorfehlerdann im anderen Experiment nicht in derselben Form auftreten würden und mansich dadurch gegenseitig kontrollieren kann.
Tim Pritlove
Ja, das ist sozusagen jetzt erstmal die Prämisse gewesen.Das heißt die beiden Detektoren sind quasi mit unterschiedlichen Philosophien,mit unterschiedlichen technischen Philosophien, aber eben mit dem selben Ziel entwickelt worden.Was ich schon mal ganz bemerkenswert finde, weil das sind ja alles sehr komplexeMaschinen. Also jede Maschine für sich ist ja schon sehr sehr sehr kompliziertund auch so nie dagewesen.Also so ein bisschen wie auch in der Raumfahrt, es ist eine permanente Prototypenentwicklungund man baut ja nicht was, was man schon mal hatte, weil das kennt man ja schon,ist ja auch langweilig so.Und das verstehe ich auch sehr gut, das ist einer der Reize,der hier sozusagen immer wieder ist. Man hat es halt einfach immer mit BleedingEdge Technology zu tun, mit anderen Worten, man muss aber diesen Aufwand danngleich zweimal treiben.Und ist natürlich dann vielleicht auch versucht, in gewisser Hinsicht, Oh mein Gott.Also dann steht man ja immer so in diesem Spannungsfeld, machen wir es jetztüberall komplett anders aus Prinzip oder tendieren wir dann dazu zu wenig aufabgehangener Technologie zu basieren,die dann auch so viel Risiko mit in das Ding reinbringt, dass es eben vielleichtam Ende nicht funktioniert?
Wolfgang Adam
Die Auslegung dieser Experimente ist immer eine Balance zwischen einem Kompromisszwischen wirklich die neueste und beste Technologie zu verwenden und gleichzeitigdas Risiko klein zu halten.Das Kleinhalten des Risikos, ein Teil davon ist natürlich wiederum,dass wir zwei Experimente mit unterschiedlichen Technologien haben.Und es gibt natürlich noch eine endliche Zahl von Detektor-Technologien,aber das heißt gewisse Elemente werden ähnlich sein,aber in den Details unterscheiden sie sich dann und vor allem in der Gesamtkonzeptionunterscheiden sich die zwei Experimente.
Tim Pritlove
Gut, dann schauen wir doch mal darauf, was jetzt im Falle von CMS tatsächlich gebaut wurde.Wie ist sozusagen das Design des Detektors?Im Namen steckt ja schon so einiges drin. Also im Prinzip das Bauprinzip,wenn ich das richtig sehe, ist hier unter anderem mit enkodiert.Und wie muss man sich das vorstellen? Wie groß ist das Ding? Erzähl doch mal.
Wolfgang Adam
Also wie gesagt, wir haben ein Kompakt im Namen. Das könnte vielleicht etwastäuschen, weil der Detektor wiegt über 10.000,Tonnen, ist über 20 Meter lang und circa 15 Meter Durchmesser,also ungefähr die Größe eines Hauses.Und dieses Volumen ist zum großen Teil mit Präzisionstechnologie gefüllt.Das Grundprinzip, das gilt auch für Atlas, ist,dass wir idealerweise, wir haben diese Kollisionen,die im Beschleuniger stattfinden, daraus entstehen Sekundärteilchen,sehr viele, hunderte, tausende, und idealerweise wollen wir alle diese Teilchenmessen und ein Maximum der Eigenschaften jedes dieses Teilchens messen.Leider gibt es kein Detektor-Konzept, das alle Eigenschaften gleichzeitig messen kann.Mit Eigenschaften meine ich da zum Beispiel den Ursprungspunkt,weil es gibt natürlich Teilchen, die direkt aus dem Punkt kommen,an dem Protonen oder Atomkerne kollidiert sind.Aber es gibt dann auch Zwischenstufen. Es gibt kurzlebige Teilchen,die dort erzeugt werden, ein Stück weit fliegen, dann in weitere Teilchen zerfallen.Das heißt, wir wollen wissen, ob Teilchen vom ursprünglichen Kollisionspunktkommen oder aus dem Zerfall eines kurzlebigen Teilchens kommen.Wir wollen die Richtung wissen.Wir wollen idealerweise die Art des Teilchens wissen, seine Masse und natürlich seine Energie.Und um das für alle wichtigen Teilchenarten zu erzielen, gibt es nur die Möglichkeit,dass man mehrere Detektorsysteme kombiniert, weil eben ein einzelnes Systemnicht alle diese Eigenschaften messen kann.Das heißt, ganz grob gesagt, teilt sich der Detektor in drei Zonen, je nach Teilchentyp.Im innersten Teil des Detektors versuchen wir die Flugbahn von geladenen Teilchen festzustellen.Also damit kann man eben auch den Produktionsort feststellen,die Richtung und wir können auch den Impuls feststellen.Das heißt im klassischen Fall ist Impuls einfach das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit.Im relativistischen Fall, unsere Teilchen, die dort erzeugt werden,sind alle normalerweise relativ nah an der Lichtgeschwindigkeit.Es ist etwas komplizierter, aber es gibt jedenfalls einen Zusammenhang zwischenEnergie, diesem Impuls und der Masse eines Teilchens.Und das erzielen wir dadurch, dass wir eben ein starkes Magnetfeld im Großteil des Detektors haben.Und dieses Magnetfeld wird die geladene Teilchen auf Helixbahnen zwingen.Und aus der Krümmung dieser Helixbahnen kann man dann den Impuls berechnen.Die Idee ist, dass man in diesem Volumen die Teilchen möglichst wenig und unterAnführungszeichen stört.Das heißt, wir wollen diesen Teil des Detektors möglichst leicht bauen,damit die Teiche nicht mit Material kollidieren und sich in andere Teiche umwandeln.Und das ist sozusagen die erste Zone. Die zweite Zone wird verwendet,um die Energie der meisten Teilchen zu messen, indem man sie de facto absorbiert.Das heißt, dort kehrt man das Prinzip sozusagen um.Man hat eine Zone mit sehr dichtendem Material.Und in dem dichten Material werden die einlaufenden Teilchen eine Wechselwirkungmit Atomkernen oder Elektronen machen.Das wird neue Teichen erzeugen und diese neuen Teichen können wiederum kollidierenund wiederum neue Teichen erzeugen. Das heißt, das ist ein Lawineneffekt.Das heißt, man hat eine Multiplikation der Teilchen, die dort in diesem Schauerentstehen und das geht so lange, bis die Energie der Teilchen,die durchschnittliche Energie der Teilchen so weit gesunken ist,dass sie keine neuen Teilchen mehr erzeugen können.Weil das ganze geschieht natürlich über die übliche Äquivalenz zwischen Energie und Masse.Das heißt, solange die einlaufenden Teilchen Energien haben,die über der Masse anderer Teilchen liegen, können sie neue Teilchen überzeugen.Und das heißt, irgendwann einmal fällt die Energie und der Schauer wird beendet.Und aus der Größe des Schauers, aus der Zahl der Teilchen mit dem Schauer,können wir die Energie des einlaufenden Teilchens rückrechnen.
Tim Pritlove
Habe ich das gerade richtig verstanden? Also die eigentliche Kollision,klar die löst du jetzt erstmal aus, dann gibt es halt nachfolgende Prozesse,wo dann eben weitere Zerfallsprodukte entstehen, weil das einfach die Eigenschaftdieser Teilchen ist, dass sie nicht langlebig sind.Aber das System ist schon so aufgebaut, dass man dann ab einem bestimmten Zeitpunktauch schon bewusst anderes Material bereit hält, einfach um dann noch weiteresekundäre Kollisionen geschehen zu lassen.
Wolfgang Adam
Die sekundären Kollisionen in dieser zweiten Zone werden sozusagen absichtlichherbeigeführt, eben um die Energie dieses einlaufenden Teilchens messen zu können.Und diesen Bereich werden die allermeisten Teilchen nicht verlassen.Also vielleicht sollte man dann hier sprechen, ein bisschen über die Teilchenarten,die wir da messen können. Also wir haben im Wesentlichen...Das Standardmodell mit eigentlich vier Wechselwirkungen, aber die Gravitation,die Schwerkraft spielt hier bei den Experimenten de facto keine Rolle.Das heißt wir haben die elektromagnetische Wechselwirkung, schwache Wechselwirkung,starke Wechselwirkung und wie sich Teilchen innerhalb eines Detektors verhalten,hängt davon ab, welchen dieser Wechselwirkungen sie unterliegen.
Tim Pritlove
Um es gleich nochmal klar zu machen für alle, die nicht ganz so in der Materiedrinstecken, mit Wechselwirkung meinen wir jetzt im Prinzip die fundamentalen Kräfte der Natur.Schwerkraft kennen wir alle, leiden wir täglich drüber, aber wir würden es nochdürrer finden, wenn sie nicht da wäre.Also die starke Kernkraft und man sagt halt hier eher Wechselwirkung,weil das ist sozusagen das, was man in diesem Teilchensystem sieht oder was dort,was wir meinen oder glauben, wissen, was dort stattfindet, eine Interaktionzwischen diesen Teilchen und manche Teilchen sind halt mehr so dieses Ist undmanche sind mehr so das Wird und diese Wirtsteilchen, das ist sozusagen dieseKräfte, von denen wir sprechen.Starke Kernkraft ist halt das, was im Kern, im wahrsten Sinne des Wortes,die Kerne auch zusammenhält, also dafür sorgt, dass nicht alles auseinander fliegt.Die schwache Kernkraft kennt man halt so ein bisschen auch unter dem Aspektder Radioaktivität, dass man sozusagen auch in der Lage ist,Obwohl schwach in irgendeiner Form das Ganze auch immer mal wieder sich auflösenzu lassen. Finde ich auch einen schönen Regulationsmechanismus.Es bleibt halt nicht alles so wie es ist, sondern mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeitfliegt der ganze Kram dann einfach so aus sich heraus, mehr oder weniger, auseinander.Und dann halt noch der gesamte Elektromagnetismus, den wir alle toll finden,jeder hat schon mal in die Steckdose gefasst.Und das hält ja auch irgendwie alles zusammen, das heißt gerade die schwacheund die starke Kernkraft,würde ich sagen, das ist hier so der Hauptfokus, während die elektromagnetischeKraft eigentlich eher so ein bisschen der nützliche Idiot ist,um das genauer anzuschauen oder gibt's Tatsachen?
Wolfgang Adam
Nicht ganz, weil de facto war ja etwas, was man in den 80er Jahren eigentlichbewiesen hat, ist, dass die elektromagnetische Kraft und die schwache Krafteigentlich nur zwei Seiten derselben Metalle sind.Und dass wir sie nur so unterschiedlich sehen, weil wir hier normalerweise beisehr niedrigen Energien arbeiten, Aber wenn man sich Kollisionen bei sehr hoher Energie ansieht,dann sieht man, dass das eigentlich dasselbe Phänomen ist, nur in zwei Arten.Ja, und um auf den Detektor zurückzukommen. Es gibt eben Detektorteile,die sind spezialisiert auf Teilchen, die hauptsächlich elektromagnetisch wechselwirken,also geladene Teilchen oder Photonen, Lichtteilchen, die de facto diese elektromagnetischeWechselwirkung vermitteln, diese elektromagnetischen Kräfte vermitteln.Und dann gibt es Hadronen, das heißt Teilchen, die auch der starken Wechselwirkung unterliegen.Und die manifestieren sich eben anders und die zum Beispiel im Detektor erzeugen,diese Schauer werden länger sein und das heißt man hat einen speziellen Teildes Detektors für diese Art Teilchen.
Tim Pritlove
Hadronen muss man nochmal dazu sagen, das ist das, was den Atomkern im Wesentlichenausmacht, also was Protonen und Neutronen formt.
Wolfgang Adam
Protonen und Neutronen sind Hadronen, aber es gibt einen ganzen Zuf von Teilchen.
Tim Pritlove
Nur so zur Einordnung. Hadronen ist der allgemeine Begriff für das,was unter anderem Protonen und Neutronen formt.
Wolfgang Adam
Genau. Und dann nach dieser zweiten Zone bleibt eigentlich nicht mehr sehr viel übrig.Dort sind eben die meisten Teilchen sozusagen stecken geblieben und es bleibeneigentlich nur mehr Teilchen über,die eben in der Lage sind, sehr große Dichten von Stärken von Material zu durchdringenund das sind einerseits die Myonen.Also die Myonen, das ist ein Schwester oder Bruder des Elektrons.Das heißt im Wesentlichen haben sie alle Eigenschaften,die auch Elektron hat, das sehr bekannte Elektron hat,aber sie sind wesentlich schwerer und das führt dazu, dass sie eben wesentlichleichter durch Material durchdringen können und der beste Beweis dafür Dafürist die Höhenstrahlung.Das sind also Myonen, die bei Kollisionen, so wie diese Lawinenartigen Schauer,die ich beschrieben habe, die entstehen natürlich nicht nur im Detektor,sondern können auch in der Atmosphäre entstehen, wenn hochenergetische Teilchenaus dem Weltraum eindringen.Und die Myonen, die dabei entstehen, können bis zur Erdoberfläche laufen undde facto sogar unter die Erdoberfläche, weil unsere Detektoren hier am LHC,die so etwa 100 Meter unter der Erde liegen, sehen noch immer Myonen aus der Höhenstrahlung.Und diese Myonen können eben die meisten Detektorschichten durchlaufen und diewerden dann in der letzten Zone, im äußersten Teil des Detektors gesehen.Das ist sehr praktisch, weil dadurch können wir sie sehr leicht identifizieren.Wie gesagt, wir würden auch gerne wissen, um welches Teilchen es sich in jedem Fall handelt.Und die Teilchen, die wir in dieser äußersten Zone sehen, sind praktisch ausschließlich Myonen.
Tim Pritlove
Und da steckt ja auch ein Name mit drin.
Wolfgang Adam
Genau. Die Myonen, die erlauben, wir können Myonen sehr präzise messen.Sie sind also ein sehr wichtiges Instrument, um zu verstehen,was in einer Kollision passiert.Und gleichzeitig werden wir die Kollisionen, die hier im Beschleuniger entstehen,laufen hauptsächlich über die starke Wechselwirkung.Was in der Kollision passiert, ist im Wesentlichen eine Auswirkung der starken Wechselwirkung.Und dabei werden sehr wenige Elektronen, Myonen oder ähnliche Teilchen erzeugt.Das heißt, es ist auch einfach, diese Myonen zu detektieren,weil neben den hunderten Teilchen, die da entstehen können bei jeder Kollision,gibt es jeweils nur höchstens einige wenige Myonen geben.Und deswegen ist die Detektion einfacher und deswegen ist das Experiment auchsehr stark darauf ausgelegt worden, dass man Myonen messen kann,die zum Beispiel auch wichtig sind, um das berühmte X-Person zu messen und zu finden.
Tim Pritlove
Vielleicht mal so als Nebeneinschub, wenn man das jetzt mal mit so der Kernspaltungim Atomkraftwerk vergleicht, wenn man jetzt hier Atomkerne aufeinander ballertund die in ihre tausend Teilchen zerschießen, dann ist das ja im Prinzip auch eine Kernspaltung.
Wolfgang Adam
Nicht ganz. Also was man wirklich verstehen sollte ist, dass bei den Energienmit denen wir hier arbeiten, diese Energien liegen viele Größenordnungen überden Energien, die typischerweise in einem Atomkern auftreten.Und bei diesen Energien, wenn zum Beispiel zwei Protonen aufeinandertreffen,findet die Kollision nicht zwischen den Protonen als Protonobjekt 1 und Protonobjekt2 statt, sondern die Kollision findet statt zwischen Bestandteilen der Protonen.Also in den Protonen und Neutronen haben wir Quarks, was wir Up- und Down-Quarks nennen.Das sind also etwas seltsame Teilchen, weil sie nicht frei in der Natur vorkommen.Diese Bestandteile sind immer eingeschlossen in die berühmten Hadronen.
Tim Pritlove
Also Hadronen enthalten immer… Also sie kommen in der Natur vor, aber nicht einzeln.
Wolfgang Adam
Genau, sie kommen nicht frei in der Natur vor.Und die Hypothese dieser Quarks hat erlaubt eben eine Ordnung in diesem Zoozu bringen, man dadurch die Teilchen klassifizieren konnte, je nachdem welche Quarks sie enthalten.Und de facto, wenn zwei Protonen hier im LHC zusammenstoßen,ist die Kollision, die uns interessiert,ist die Kollision entweder zwischen einem Quark aus dem einen Proton und einemQuark aus dem anderen Proton oder aber,was hier sehr oft passiert, das Proton ist ein komplexes Objekt.Also im Prinzip, man lernt in der Schule.Das Proton besteht aus drei Quarks, aber in Wirklichkeit ist mehr Leben in diesem Proton.Und vor allem gibt es da Gluronan.Das Gluronan ist das Äquivalent des Photons, des Lichtteilchens für die elektromagnetischeWechselwirkung, da in diesem Fall für die starke Wechselwirkung.Das heißt, das sind die Teilchen, die die starke Wechselwirkung übertragen zwischenzwei Quarks zum Beispiel.Und das Proton ist de facto voll von diesen Glurnan, die die Quarks de factoim Proton zusammenhalten.Und das heißt, wir können auch Kollisionen zwischen diesen Q-Unern haben,wenn die zwei Protonen sich treffen.
Tim Pritlove
Das heißt der Unterschied ist, weil ich mich gefragt habe,wenn so viel kollidiert und man das vergleichen kann, so Kernkraftwechsel isthalt sehr viel Radioaktivität frei, inwiefern ist dann diese Kollision anders?Geschieht das dort auch oder ist das eben weil die Energie so hoch ist,dass alles so dermaßen zertrümmert wird, dass sich das komplett anders verhält?
Wolfgang Adam
Ja, wie gesagt, die Energien sind so hoch, dass de facto ein zerfallenes Atomkern,ein zerfallenes und komplexes Objekt, das aus vielen Protonen und Neutronenbesteht, und der wird sich de facto in zwei Teile spalten, weil energetischder Ausgangszustand günstiger ist.Aber das spielt sich typischerweise bei Energien. Die Energien,die in diese Prozesse involviert sind, sind typischerweise in der Million-Elektron-Volt-Gegend.Um das zu vergleichen, ist die circa tausendmal höher als typische Röntgenstrahlung,wenn man einen Vergleich haben will.Und wir reden hier über Giga-Elektron-Volt, also Milliarde-Elektron-Volt odernoch einen Faktor tausend drüber.Das heißt, wie gesagt, bei diesen Prozessen, das ist keine Spaltung,weil wir hier wirklich mit Elementarteilchen arbeiten.
Tim Pritlove
Das ist eine Zerschmetterung.
Wolfgang Adam
Es ist eine Umwandlung. Es ist eine Umwandlung, weil Zerschmetterung würde voraussetzen,dass das Teilchen aus Bestandteilen besteht.Während das wir hier mit, was uns interessiert, sind die Elementarteilchen.Das heißt Teilchen, von denen wir keine innere Struktur kennen,von denen wir glauben, dass sie wirklich elementar sind.Die niedrigsten Elemente, Bestandteile der Materie darstellen.Das heißt, man kann es zerschmettern, ist das vielleicht ein schlechter Ausdruck,weil sie keine Bestandteile haben. Und was passiert, ist eine Umwandlung.
Tim Pritlove
Ja ich meinte nicht die Teilchen werden zerschmettert, da habe ich mich vielleicht falsch ausgerückt,sondern die Struktur wird zerschmettert, also in dem Moment wo diese Bindung von den Quarks,Glonen und so weiter alles komplett aufgelöst wird in seine wirklichen elementarenTeilchen, dann ist sozusagen die komplette Struktur dessen was kollidiert istsozusagen vollständig aufgelöst.
Wolfgang Adam
Ja, es stimmt natürlich, das was zerschmettert wird, ist das Proton, d.h.Zwei Bestandteile, ein Bestandteil aus jedem Proton kollidiert und macht eineWechselwirkung, erzeugt neue Teilchen, das ist der Prozess, der uns interessiert.Aber das Proton, wenn das passiert, wird das Proton de facto zerstört,weil das Proton aus drei Quarks besteht und wenn man da Bestandteile herausschlägt,gibt es kein Proton mehr, d.h.Der Rest des Protons wird sich auch in neue Teilchen umwandeln.Das ist aber ein für uns eher ein störender Untergrund als das was uns wirklich interessieren.Ja der Rest des Protons wird sich auch in neue Teilchen.
Tim Pritlove
Aber Radioaktivität in dem Sinne wird da nicht frei?
Wolfgang Adam
Nein, Radioaktivität ist ja der spontane Zerfall eines Atomkerns de facto.Und während wir hier eine induzierte Kollision zwischen zwei Teilchen,die also größtenteils unter der Größe eines Atomkerns liegen.
Tim Pritlove
Ja man muss ja auch über gefühlte Gefahren reden.Wir hatten ja schon in der Ausgangsdiskussion die Diskussion um schwarze Löcher,die hier erzeugt werden, da ist ja ein Weltuntergang drohen.
Wolfgang Adam
De facto ist natürlich die Teilchen, die aus der Kollision hinauslaufen,sind natürlich Strahlung.Das heißt das könnte ionisierende Strahlung und deswegen ist auch die Detektorzonewährend wir operieren abgeschlossen.
Tim Pritlove
Bevor wir vielleicht gleich mal so den eigentlichen Messvorgang selber aus derPerspektive eines Teilchens dann oder eines Protons erstmal beobachten,würde ich ganz gerne nochmal von außen nach innen gehen.Also haben wir ja schon gesagt, es ist ein relativ großes System.Was war das? 15 Meter ungefähr?Super schwer, sehr viel Material und vor allem ist es halt ein,ich meine was der Name ja auch sagt, Solenoid, also sozusagen eine riesige Spule,eine Magnetspule, wie man das halt so aufgebückt kennt.Eine ganz kerstliche Spule, ja. Quasi wie so ein riesiges dynamisches Mikrofon.Und dieser Apparat sitzt wo genau? Wie tief?
Wolfgang Adam
Der Apparat sitzt auf dem Niveau des Beschleunigers natürlicherweise und dasheißt das ist knappe 100 Meter tief.In einer Kaverne in der von beiden Seiten der Beschleuniger Tunnel einmündet.
Tim Pritlove
Ist es da eigentlich warm?
Wolfgang Adam
Normale Temperatur, Umgebungstemperatur.
Tim Pritlove
Wenn man sich so dem Erdkern nähert, wird es ja irgendwann warm.Bleibt doch etwas Abstand. Also Frost gibt es auf jeden Fall keinen.
Wolfgang Adam
Nein, Frost gibt es keiner.Die Größe des Apparats hängt de facto mit der Energie der Kollisionen und darausfolgender Energie der Teilchen, die aus der Kollision erzeugt werden, zusammen.Ich habe von diesen Schauern gesprochen. Diese Schauer wachsen mit der Energiedes Teilchens, werden diese Schauer immer größer.Und um eine präzise Messung der Energie zu erhalten, möchten wir,dass der gesamte Schauer im Detektor enthalten ist und nicht,dass gewisse Teilchen sich hinten aus dem Detektor rauslaufen würden.Und nachdem eben diese Schauer mit der Energie wachsen und wir die Dichte desMaterials nicht beliebig erhöhen können,weil wir müssen mit Materialien arbeiten, die es gibt, kann man diese Detektorenmit höherer Energie einfach nur dicker machen. Das ist der eine Grund.Der andere Grund, ich habe von der Impulsmessung und geladenen Teilchen gesprochen.Also der Sinn der großen Spule ist, dass geladene Teilchen eben auf eine Helixoder in einer Projektion, Kreisbahn abgelenkt werden.Dadurch können wir die Ladung messen, weil die positive und negative Teilchenwerden sich in unterschiedliche Richtungen wegrümmen und aus der Stärke derKrümmung können wir eben diesen Impuls abmessen.Und bei den Energien, die wir produzieren, ist diese Krümmung aber sehr gering.Und das heißt, um diese Krümmung messen zu können, gibt es zwei Möglichkeiten.Man erhöht die Präzision des Detektors, weil wir messen eben die Bahn an verschiedenenOrten und wenn man dann verschiedene Punkte misst, kann man irgendwann einmalsehen, dass diese Punkte nicht auf einer geraden Linie liegen,sondern eben eine leichte Probe machen.Aber wie gut man das messen kann, hängt natürlich von der Präzision ab,mit der man jeden Punkt messen kann.Und diese Präzision hat natürlich auch ein Limit, ihre Grenzen.Und die zweite Möglichkeit ist, dass man die Krümmung vergrößert bei gleicherEnergie und das heißt ein größeres Magnetfeld, das heißt eine sehr starke Spule.Und in CMS de facto haben wir versucht beides zu machen.Ein sehr sehr starkes Magnetfeld, also 3,8 Tesla, das ist größenordnungsmäßig100.000 mal das Erdmagnetfeld und gleichzeitig sehr Präzisedetektoren im Innenraum der Spur.
Tim Pritlove
Wenn man da runter geht, dann muss man sich auch all seine metallischen Dinge empfehlen.
Wolfgang Adam
Ja, wenn die Spule eingeschaltet ist. Es ist zwar, was man außen sieht, ist nur ein Rest Feld.Wenn man so eine Spule einfach frei in den Raum stellen würde,dann würde man ein Magnetfeld im großen Umkreis um den Detektor erzeugen.Das möchten wir natürlich nicht.Das heißt, die Spule ist komplementiert, und das macht den Großteil der Strukturdes Detektors aus, durch einen Rückflussjoch.Also, um es einfach zu sagen, die Spule an der Detektor ist eingebettet in einStahlkorsett, de facto, und dieses schließt die magnetischen Feldlinien.Das heißt, die magnetischen Feldlinien laufen durch die Spule und dann durchden Stahl wieder zurück Und das bewirkt,dass außen zwar nicht null, weil das System nicht perfekt ist,aber ein sehr viel geringeres Magnetfeld herrscht.Dieses sehr viel geringere Magnetfeld ist allerdings immer noch stark genug,um einfach sichtbar zu sein und in Führungen.
Tim Pritlove
Aber es reißt einem jetzt nicht die Armbanduhr vom Arm?
Wolfgang Adam
Es reißt nicht die Armbandufe am Arm, aber wenn man nahe an den Detektor geht,sollte man keine magnetischen Werkzeuge oder ähnliches haben.
Tim Pritlove
Man kennt ja diese Problematik aus der Medizin mit so einem Magnetresonanzsystem und so weiter.Da ist es ja ein echtes Problem, wenn man da mal was mit reinbringt.
Wolfgang Adam
Genau, wir bewegen uns in denselben Größenordnungen und das heißt natürlichauch, dass alle Komponenten im Detektor nicht magnetisch sein sollten.Aber wie gesagt außen in Führungen verwenden wir oft eine kleine Kette von Büroklammernund man sieht klar auch außerhalb vom Detektor und in einem Abstand vom Detektor,dass diese Kette nicht gerade hinunter hängt.
Tim Pritlove
Wäre das, würde man sich jetzt in der Mitte befinden, wenn der Magnet eingeschaltet ist?Nur so als Mensch nackt, würde einem das schaden? Also ist das ein Problem fürden menschlichen Körper oder ist es egal?
Wolfgang Adam
Im Prinzip sollte das egal sein, weil wir uns in den selben Größenordnungenbewegen wie für medizinische Untersuchungen, Magnetesresonanz.
Tim Pritlove
Na gut, also auf jeden Fall eine fette Spule.
Wolfgang Adam
Sie würden aber wahrscheinlich Effekte sehen, wenn sie sich bewegen,wenn sich jemand bewegt im Detektor.Im magnetischen Feld, das löst ja Ströme aus.
Tim Pritlove
Also man würde es stören, aber man würde nicht sterben. Ja.Okay, also so ein riesen Magnetspuler, die dann aber auch noch gekühlt werdenmuss, nehme ich an, also ordentlich?
Wolfgang Adam
Genau, das ist meines Wissens immer der größte supraleitende Magnet, der existiert.Das heißt, um dieses starke Magnetfeld zu erzeugen, verwenden wir einen Niob-Titan-Leiter,der supraleitend wird, wenn man ihn auf etwa 4 Grad über dem absoluten Nullpunkt kühlt.Und diese Kühlung passiert mit flüssigem Helium. Und das macht natürlich dieKomplexität des Systems aus.Man muss flüssiges Helium erzeugen, man muss die Spule natürlich thermisch isolieren,Das heißt, die ist in einem Vakuumtank eingebettet, sozusagen eine riesige Thermosflasche.Und man muss garantieren können, dass die Spule immer kalt bleibt,weil man muss sich vorstellen, der Leiter,also der elektrische Leiter, der dort ausgewickelt ist in der Spule,der hat eine Breite von einigen Zentimetern und eine Dicke von einigen MillimeternUnd durch diesen Leiter laufen 18.000 Ampere.Das wäre für normal leitende...Das heißt, man muss sicherstellen, dass die Spule im super leitenden Zustand bleibt.Und falls man glaubt, dass die Kühlung nicht mehr aufrechterhalten werden kannoder so, muss man die Spule möglichst schnell und kontrolliert abschalten.Weil man muss verstehen, dass im Magnetfeld kann man de facto Energie speichern.Das heißt, wenn das Magnetfeld aufgebaut wird, wird de facto Energie dort hineingebombtund im Magnetfeld gespeichert.In unserem Fall sind das ca. 2 Gigajoule.Das ist eine nicht vernachlässigbare Menge, mit der man eine Menge Metall zumBeispiel schmelzen könnte.Und sollte man die Kühlung nicht aufrechterhalten können, muss man dafür sorgen,dass man diese große Energie aus den Magneten möglichst schnell extrahiert,damit es keine Beschädigungen im Magnet ergibt. Das ist eine der technischen...
Tim Pritlove
So ein Abschalten-Moment?
Wolfgang Adam
Ja, wir versuchen das möglichst selten zu haben, aber es ist schon zweimal vorgekommen,dass wir ihn schnell abschalten wollen.
Tim Pritlove
Aber hat dann zumindest auch funktioniert und das glimpfliche auch.
Wolfgang Adam
Hat alles funktioniert, ja.
Tim Pritlove
Wenn ich das richtig sehe, ist ja CMS nicht vor Ort gebaut worden,sondern erstmal woanders und dann da rein.
Wolfgang Adam
Also CMS, diese Detektoren werden von Kollaborationen gebaut,die aus vielen Instituten bestehen. In CMS haben wir inzwischen mehr als 200Universitäts- oder andere wissenschaftliche Institute, die da mitarbeiten.Und normalerweise, wenn man diesen Konten aus so einem Detektor baut,trägt jedes Institut einen gewissen Teil bei.Und die Konstruktion basiert von kleinen Elementen zu immer größeren Elementen.Also viele der grundlegenden Bestandteile werden in Industrie gefertigt undsie werden dann sukzessive am Anfang in den Instituten zusammengebaut zu immer größeren Elementen.Und der finale Zusammenbau geschieht dann normalerweise hier am CERN.Und für CMS war das eine spezielle Komplikation, weil als wir anfangen mussten,den Detektor zusammenzubauen, also die Konstruktion der Elemente hat ungefährim Jahr 2000 begonnen, war die Kaverne im Untergrund noch nicht fertiggestellt.Und wir konnten aus Zeitgründen nicht warten auf die Fertigstellung,um das normale Prozedere zu machen, das heißt den Detektor in kleinen Stückenunten direkt vor Ort in der Kaverne aufzubauen.
Tim Pritlove
Also man hätte das eigentlich gerne getan, aber das macht man auch nicht.
Wolfgang Adam
Das wäre eine normale Vorgangsweise gewesen. Aber es ging nicht und deswegen,was wir gemacht haben, wir hatten über der Detektorzone eine große Halle undwir haben angefangen den Detektor dort aufzubauen.Und er ist de facto vollständig in dieser Halle aufgebaut worden und der Aufbauwurde aber so gemacht, dass er in größere Stücke zerlegt werden konnte.Also insgesamt 15 Stücke, davon 11 wirklich sehr große.Man muss sich vorstellen, dass das größte Stück, das auch den Magneten enthaltenhat, ca. 2000 Tonnen wiegt.Und als die Kaverne fertig war, wir haben einen sehr großen Zugangsschacht,der so diese 80, 90 Meter hinunter geht, bis er die Kaverne erreicht.Und es wurde dann ein riesiger Kran gemietet, der 2000 Tonnen tragen kann.Die kleine Komplexität dabei ist, dass diese Kräne nicht mehr beweglich sind.Das heißt, dieser Kran wurde direkt über dem Schacht aufgebaut.Und der Schacht kann durch einen Deckel verschlossen werden,der mehr als einen Meter Stahlbeton besteht.Und das System war dann, dass wir jeweils eines von diesen Detektorstücken aufden Deckel verschoben haben.Der Kran hat ihn dann dort aufgehoben, man hat den Deckel geöffnet und ihn dannin einer Operation, die halben Tag typischerweise gebraucht hat,das Teil runtergelassen bis in die Kaverne.Dann in der Kaverne verschoben, damit wieder Platz wird und das nächste Teil runtergelassen.Das war eine Operation, die von circa 2006 bis 2008 gedauert hat insgesamt.Krass. Dieses Konzept hat aber den Vorteil gehabt, oder hat noch immer den Vorteil,dass wir dieses Verschieben von Teilen auch jetzt für die Wartung des Detektors verwenden können.Der Beschleuniger läuft typischerweise den Großteil des Jahres und wir habendann eine Pause von zwei Monaten oder in der Größenordnung in der Winterperiode.Das wird für Wartungen benutzt oder Verbesserungen. Und dieses System mit denverschiedenen großen Teilen kann benutzt werden, um die Teile unten in der Kavernezu verschieben und dadurch Zugang zu den Zonen zwischen den Teilen zu bekommen.
Tim Pritlove
Okay. Aus der Not eine Tugend gemacht sozusagen.
Wolfgang Adam
Mhm.
Tim Pritlove
Gut, dann würde ich sagen, schauen wir doch mal, wie das jetzt wirklich in Operation aussieht.Also wir haben ja auch schon über den Beschleunigerring gesprochen. Die Teilchen,die man halt haben will, werden so einer Quelle entnommen und werden dann aufdie Reise geschickt und landen dann eben über die einzelnen Kaskaden von Ringen im LHC,in dem großen 27 Kilometer Ring und erhalten dort ihre finale Geschwindigkeitund entlang dieses LHC sind die vier großen Detektoren aufgebaut.Über LS haben wir schon gesprochen, jetzt halt CMS. Wo befindet sich CMS,schon in der Schweiz oder in Frankreich?
Wolfgang Adam
CMS befindet sich in Frankreich, also der einzige Detektor der in der Schweiz steht ist Atlas.Und wir befinden uns genau auf der entgegengesetzten Seite des Rings im Vergleichzum Hauptgelände des CERN.
Tim Pritlove
Also maximal weiter Weg.
Wolfgang Adam
Maximal weiter Weg, was natürlich die Operation des Detektors und den Betriebdes Detektors nicht erleichtert.Wir haben natürlich einen Kontrollraum beim Detektor, der ständig besetzt istund das heißt, die Leute müssen vom CERN typischerweise dorthin fahren.
Tim Pritlove
Ihr seid so ein bisschen die da draußen sozusagen.Ja, okay, gut.So jetzt kommen also die Teilchen dort an und werden dann ja auf den letztenMetern auch nochmal aus dieser Kreisbahn quasi herausgenommen und fliegen danngerade in diesen Detektor rein.So und jetzt bin ich ein Proton, was da sozusagen angeschossen kommt.Mir kommt ein anderes, entsprechend anders herum geladenes Teilchen entgegen.Und durch ein Wunder treffe ich jetzt genau auf dieses Teilchen.Also nicht jedes Teilchen, was da durchfliegt, trifft auch auf eins,nehme ich mal an, viele fliegen aneinander vorbei.
Wolfgang Adam
Nachdem die starke Wechselwirkung eben stark ist, passiert praktisch bei jederKreuzung etwas. Man muss natürlich dazu sagen, dass die Protonen nicht einzelnim Beschleuniger fliegen, sondern sie kommen in Paketen.Wir haben im Beschleuniger einige tausend Pakete von Protonen,die knapp beisammen sind und dann größenordnungsmäßigacht Meter wieder Pause oder inZeit ausgedrückt 25 Milliarden Sekunden unddann kommt das nächste Protonpaket und um sich eine Vorstellung zu machen injedem dieser Pakete sind circa 100 Milliarden Protonen und das heißt diese beidende facto kreuzen sich diese beiden Pakete und es können sich da bei jeder Kreuzung,können ein oder mehrere Protonkollisionen stattfinden und um die Intensität,wir wollen natürlich möglichst viele Protonkollisionen sehen,weil um unsere Physikzielsetzungen zu erreichen,möchten wir einerseits möglichst hohe Energien erreichen, um möglicherweiseneue schwere Teilchen zu erzeugen und wir möchten möglichst hohe Intensität,möglichst viele Protonkollisionen haben, weil wir Prozesse sehen wollen, die extrem selten sind.
Tim Pritlove
Aber zwei Pakete treffen quasiaufeinander. Jedes enthält 100 Milliarden Protonen, also Pi mal Daumen.Und wenn diese zwei Pakete von je 100 Milliarden Protonen aufeinander treffen,dann gibt es ein oder ein Paar Kollisionen?
Wolfgang Adam
Also die ursprüngliche Auslegung des LHC war typischerweise 25 gleichzeitigeKollisionen zu haben. Jedes Mal, wenn es...
Tim Pritlove
Alle 25 Nanosekunden.
Wolfgang Adam
Ja, das ist nur zufällig dieselbe Zahl und inzwischen ist es dem Beschleunigergelungen die Intensität zu erhöhen.
Tim Pritlove
Durch eine höhere Verdichtung dieses Pakets.
Wolfgang Adam
Genau und letztes Jahr hatten wir typischerweise über 50 und dieses Jahr werden wir noch mehr haben.
Tim Pritlove
Aber die finden ja dann alle gleichzeitig statt, das heißt man beobachtet sieauch alle gleichzeitig.Ist das nicht eher ein Problem, wenn man zu viele gleichzeitig hat,weil dann muss man sie ja auch auseinander halten.
Wolfgang Adam
Das ist potenziell ein Problem natürlich und die Detektoren wurden darauf auch ausgelegt.Man muss jetzt natürlich sagen, sie wurden auf die berühmten ca.25 ausgelegt und wir sind jetzt von mehr als einem Faktor 2 darüber.Aber ja, sie finden gleichzeitig statt, aber die Zone, in der diese Kollisionenstattfinden, erstreckt sich über plus minus 15 Zentimeter typischerweise.Das heißt, diese Kollisionen finden nicht alle genau am selben Platz statt,sondern sie sind etwas verteilt. Und wir können diesen Abstand verwenden,um sie von einander zu unterscheiden.Der zweite wichtige Aspekt ist, dass wir, wir suchen eben extrem seltene Prozesse,in denen sehr viel Energie freigesetzt wird. Und das passiert bei Weitem nicht bei jeder Kollision.Das heißt, aus den meisten Kollisionen werden wahrscheinlich nur wenige relativniederenergetische Teilchen entstehen.Und eine, typisch maximal eine von diesen Kollisionen, wird ein Ereignis auslösen,das uns interessiert und das wir messen wollen.Dazu sollte man vielleicht auch sagen, dass eine der Herausforderungen ist,dass der Detektor braucht, was wir ein Triggersystem nennen.Das heißt wir brauchen ein System, das genau diese interessanten Kollisionen aussucht.Weil die Gesamtzahl der Kollisionen,man muss sich vorstellen, dass circa 30 Millionen mal pro Sekunde kreuzen sichPakete und der Detektor ist in der Lage diese 30 Millionen Fotos,also er ist ausgelegt auf bis zu 40 Millionen Fotos pro Sekunde.Aber das ist eine Datenmenge, die schwer zu handhaben wäre und in vielen dieserKollisionen passiert eben nichts, was uns interessieren würde.Und deswegen brauchen wir ein System, das aus diesen 30 Millionen eine sieben wenige rausfiltert.Und das ist eine ziemliche Herausforderung und das CMS hat sich früher entschiedenund das war technologisch zum Zeitpunkt der Auslegung des Experiments noch einbisschen auch eine Vorhersage oder eine Wette auf die zukünftige Entwicklungvon elektronischen Komponenten und Rechenleistung,dass wir diese Auswahl in einem zweistufigen System machen.Wir haben eine erste Stufe, das ist Elektronik, die sich unten nahe beim Detektor befindet.Und diese Elektronik wird für jede Kollision ein paar Grunddaten bekommen überEnergie, die man im Detektor gesehen hat, die Anzahl zum Beispiel der Myonenoder von Elektronen, die gesehen wurden.Und aus diesen Daten kann sie sagen, ob wir dieses Foto behalten wollen oder nicht.Und das muss geschehen in einigen Mikrosekunden.Also die Elektronik hat einige Millionstel Sekunden Zeit, um für jedes Fotozu sagen, wollen wir es behalten oder nicht.Und nur wenn wir es behalten wollen, werden überhaupt alle Daten aus dem Detektor heraus transferiert.Und wir können bis zu 100.000 pro Sekunde transferieren.Das heißt, aus den ursprünglichen 30 Millionen pro Sekunde behalten wir malin dieser ersten Stufe 100.000 pro Sekunde.Und in einem zweiten Schritt werden dann diese Daten, die aus dem Detektor gelesenwerden, werden an ein Computerzentrum transferiert, das wir auch vor Ort am Experiment haben.Und dort können wir schon sozusagen eine beschleunigte Version der Auswerteprogrammeoder der ersten Stufe der Auswerteprogramme laufen lassen, die wir später dann verwenden auch.Damit kann man natürlich sehr viel detaillierter nachsehen in allen Detektoren,was passiert ist und eine viel detailliertere Analyse machen und deswegen auch genauer auswählen.Und damit reduzieren wir dann die Rate von 100.000 auf einige Tausend pro Sekunde.Das heißt von den 30 Millionen oder in der Größenordnung die Kreuzungen vonPaketen die im Detektor oder Fotos die im Detektor genommen werden,behalten wir letztlich nur einige Tausend pro Sekunde. Junge Prosekunde.Diese einigen tausend pro Sekunde, die werden dann permanent gespeichert unddas ist das, was für die Analyse nachher zur Verfügung steht.
Tim Pritlove
Das muss man ja auch erstmal in so ein Computersystem gespeichert bekommen.Das ist eine enorme Anforderung an die Geschwindigkeit, die da gestellt werden.Diese erste Filterung ist hier gar nicht so sehr eine qualitative Filterung,sondern mehr so ein Ranking und man nimmt dann sozusagen die hunderttausend,die man übertragen kann, Nimmt man dann alle, um dann in der zweiten Stufe erstauszusuchen, was für einen wertvoll ist oder ist es schon eine qualitative Auslesung?
Wolfgang Adam
Nein, nein. Das sind quantitative Kriterien und man kann, obwohl es nicht normaleCPUs sind, sondern Elektronikkomponenten.
Tim Pritlove
Also quantitativ im Sinne von wie viele Spuren?
Wolfgang Adam
Wir können zum Beispiel verlangen, dass wir zwei Myonen übersehen,die über einer gewissen Energie liegen.
Tim Pritlove
Okay, also auch schon mit einer, ich meine jetzt qualitativ im Sinne von was sehen wir?Also das wird auch schon berücksichtigt in dieser ersten Frage.
Wolfgang Adam
Genau, welche Arten von Teilchen haben wir gesehen, in welcher Zahl, bei welcher Energie.Wir könnten auch auswählen, dass diese zwei Teilchen in gegengesetzte Richtungen geflogen sind.Und da können wir einige hundert Kriterien definieren, die all diese Größen kombinieren.Und wenn mindestens eines dieser Kriterien erfüllt ist, dann würden wir dieses Event auswählen.
Tim Pritlove
Wenn es so schnell laufen soll, dann ist das schon so optimierte Hardware,wo die Software dann voll in die Hardware eingebrannt ist und das voll beschleunigt?
Wolfgang Adam
Das sind FPGAs, das heißt das ist Elektronik, die programmierbar ist,aber nicht programmierbar wie in dem.
Tim Pritlove
Also damit das wirklich sehr schnell abläuft, weil das wäre jetzt für eine normale CPU zu schnell.Alright, ja okay gut. Das ist also der Vorgang. Jetzt stellt sich natürlichdie Frage, wie funktioniert der Detektor eigentlich genau.Klar kann man ja sagen, das haben wir ja in Muon gesehen, das muss man ja aucherstmal sehen. Und wir hatten das im Prinzip, wir haben das auch schon,als wir über Alice gesprochen haben, im Prinzip folgt das ja dem ähnlichen Modell.Es geht einfach darum, durch diese magnetische Ablenkung, die durch diesen großenSpulenmagneten hergestellt wird,also sozusagen die ganzen Teilchen quasi in ihrer Ausbreitung,in ihrer Abstrahlung irgendwie versucht, wieder in den Griff zu kriegen undeben dieses starke Magnetfeld braucht, weil eben die Energien so hoch sind, die dort stattfinden.Die wollen halt einfach irgendwo hinschießen und der Magnet sagt so, so nicht.Ja, ich krümm dich jetzt mal hier so ein bisschen weg.Und durch diese Krümmung, die man beobachtet,dann ist es ja quasi so das Rennen zwischen Energie des Teilchens und derenRichtung kämpft gegen das Magnetfeld Und daraus ergibt sich halt so eine Spurenkurve,der man dann eben quasi nachsehen kann.Okay, alles klar, wenn du so schnell unterwegs bist, weil die Zeit kann ichja messen, und dann diese Kurve machst, dann musst du sonst so schwer sein,also bist du wahrscheinlich das und das Teilchen.Und wie misst jetzt CMS diese...Funktioniert das genauso wie bei ALICE oder kommt hier eine ganz andere Technologie zu?
Wolfgang Adam
Nein, wir verwenden andere Technologien. Wir verwenden eine Technologie,die ALICE auch in den ganz innersten Tonen verwendet.Das sind Siliziumdetektoren, das sind Pal-Beta-Detektoren.Man muss sich vorstellen, das sind ganz dünne Scheiben von Silizium,das speziell präpariert wird.Im Wesentlichen ist die Idee dieselbe wie die Sensoren in einer Kamera.Das heißt, das Silizium kann Lichtteilchen im Fall der Kamera oder geladeneTeilchen wie Myonen oder andere Teilchen in unserem Fall registrieren,wenn diese Teilchen durch das Silizium durchlaufen.
Tim Pritlove
Also quasi so CCDs, Charge Coupled Devices, sind das ja in der Kamera, als Ladung.
Wolfgang Adam
Aber in unserem Fall sind es keine CCDs, weil die CCDs viel zu langsam werden.Weil eines der Grundprinzipien des Detektors ist natürlich, wie gesagt,wir haben einen 25 Milliardstel Sekunden Abstand zwischen zwei Kollisionen.Und das heißt, alle Detektoren müssen schnell genug ein Signal liefern,um zwei Kollisionen unterscheiden zu können. Und das ginge bei CCDs nicht.Und das heißt, de facto, was wir haben, ist Silizium. Und auf dem Silizium sindStrukturen, Elektrodenstrukturen aufgebracht.Und das sind entweder Streifen oder kleine Rechtecke.Und jeder dieser Streifen undjedes dieser Rechtecke hat seine eigene Verstärkung und Datenübertragung.Das heißt, wir haben im Moment knappe 100 Millionen de facto aktive Elemente, so Streifen oder...Und jedes dieser Elemente wird gleichzeitig ausgelesen. Das ist eben der Unterschied zur Kamera.Und das ermöglicht einerseits eine sehr hohe Präzision.Das heißt, die Präzision der innersten Lagen ist besser als 10 Millionsilometer.Das heißt, das ist kleiner, dünner als ein Haar.Hinaus nimmt es dann etwas zu, aber es ist immer noch in dieser Größenordnung. 10, 20, 30 Mikrometer.Das heißt, wir haben eine Serie.Diese Detektoren sind in Schichten angeordnet. Das heißt, im Zentraldetektorsind das Zylinder. Das heißt, es ist jeweils eine zylindrische Schicht,und die ist mit Detektoren, mit diesen dünnen Platten, vollgepflastert.Und eine Schicht kommt nach der anderen.
Tim Pritlove
Wie viele Schichten sind es dann?
Wolfgang Adam
Wir haben insgesamt im Moment, also im Zentralteil würde ein Teilchen 14 Schichtendurchlaufen und das heißt jede Schicht würde eine sehr sehr präzise Messung des Ortes.
Tim Pritlove
Und der Abstand zwischen den Schichten ist konstant?
Wolfgang Adam
Nein, der Abstand vergrößert sich nach außen.
Tim Pritlove
Was ist der kleinste und was ist der größte Abstand?
Wolfgang Adam
Der kleinste Abstand ist also Zentimeterbereich, 2 Zentimeter und nach außenwird es größer, 10 Zentimeter Größenordnung.Also der ganze Detektor, um sich das vorzustellen, geht bis zu einem Radiusvon knapp über einem Meter.Also knapp einen Meter von der Wechselwirkungszone, von der Kollisionszone entfernt.Und mit diesen 14 Punkten, die kann man dann sozusagen verbinden und aus derVerbindung dieser 14 Punkte sieht man dann diese berühmte Spur.
Tim Pritlove
Genau, wo man dann Ort und Zeit hat, überall wo das Zeichen steht.
Wolfgang Adam
In unserem existierenden Detektor messen wir die Zeit nicht explizit.Der Detektor ist so ausgelegt, dass er optimiert ist, jeweils für eine bestimmteKollision die Teilchen zu sehen. Aber wir messen die Zeit nicht explizit.Wir werden das in der nächsten Generation von CMS machen, aber im derzeitigenDetektor ist das nicht notwendig.Was man da vielleicht auch erwähnen könnte, ist, dass man diese Punkte zu einerLinie, also zu einem Kreis, wenn man so will, verbinden muss.Die Komplexität ist natürlich, dass wir eben hunderte oder in Kollisionen vonKernen tausende Teilchen haben,die da fliegen und jedes dieser Teilchen hinterlässt natürlich Punkte in demDetektor und die ja je nachdem welcher Punkt oder Streifen getroffen wurde Und es ist natürlich,diese Punkte haben kein Etikett, das sagen würde, ich bin von diesem Teich hingekommen.
Tim Pritlove
Deswegen dachte ich ja, dass die Zeit ein wichtiger Faktor ist.
Wolfgang Adam
Nein, weil die Zeiten, die Teilchen laufen ja fast bei derselben Zeit,weil sie wurden zur selben Zeit produziert und fliegen dann de facto mit Lichtgeschwindigkeit hinaus.Und das heißt man hat ein Problem jeweils Punkte einem Teilchen zuzuordnen unddas ist ein ziemlich großer Rechenaufwand.Also wenn man ein Foto sehen würde, an dem einfach die Punkte aufgetragen sind,würde man mit freiem Auge nichts erkennen.Das heißt es gibt Algorithmen, die dann eben die Punkte verbinden und das klassifizierenin Teilchen und dann für jedes Teilchen aus der Krömung eben den Impuls,die Energie ausrechnen.
Tim Pritlove
Kann man dabei Fehler machen?
Wolfgang Adam
Natürlich. Es gibt natürlich Fehler, aber die Algorithmen sind eben so entwickeltworden, um diese Fehler sehr gering zu halten, so gering zu halten,dass sie de facto die letztlichen Messungen nicht beeinflussen.
Tim Pritlove
Also Teilchen trifft auf, Kollision findet statt,all das was dort aufeinander trifft wird dann eben in seine elementaren Teilchenzerschmettert und die machen sich dann auf die Reise,fliegen los und entweder streifen sie halt selber unmittelbar dann eine dieserSchichten Oder auf dem Weg zerteilt sich eben dieses Teilchen nochmal in andere,also von wegen Elementarteilchen, wenn es sich dann doch noch in andere Teilchenverwandelt, kann es ja so elementar auch wieder nicht sein.Egal, auf jeden Fall das findet statt und man hat es also bei jeder Kollisionmit einer Vielzahl von Durchschlagungspunkten zu tun,also zumindest in diesem inneren 14 Schichten Bereich,die man dann eben per Software wieder zueinander zuordnen und sagt okay,wenn das da war, das da war, dann gehört das wahrscheinlich zusammen und dannist das die daraus resultierende Bahn und aus dieser Bahn kann ich dann wiederum errechnen,okay was war das jetzt mit welcher Energie und damit weiß ich auch die Masseund wenn man die Masse weiß, dann weiß man um was für ein Teilchen es sich gehandelt hat.
Wolfgang Adam
Und wie gesagt, worüber diese Siliziumdetektoren, das ist dieser erste Teildes Detektors, von dem ich vorhin gesprochen habe, das heißt dieser Teil desDetektors, der möglichst leicht gebaut werden soll.
Tim Pritlove
Aber diese Phase reicht auch schon für die Klassifikation der Teilchen aus? Nein, noch nicht.
Wolfgang Adam
Nein, weil wir eben...Die Information aus mehreren Detektoren kombinieren wollen.Das heißt, wir haben so ein Teilchen, ein geladenes Teilchen,das läuft durch den Detektor durch, wir messen die Punkte, wir verfolgen seineSpur und dann wird es in den nächsten Detektor übergehen, eben in dieses Kalorimeter,wo sehr viel Material ist, in dem das Teilchen de facto seine ganze Energie abgeben kann.Das ist dann eine ganz andere Technologie.Im Fall von CMS verwenden wir dabei Kristalle.Das ist Blei-Wolframat.Das sind sehr, sehr transparente Kristalle, die aber de facto die Dichte von Blei haben.Das heißt, eine sehr große Dichte. Man stellt sehr viel Material entgegen,um eben diese Schauer, diese Lawinen möglichst kurz zu halten.Und Teilchen, besonders Elektronen oder Photonen, die dort in diese Kristallehineinlaufen, die werden den Kristall anregen und es wird Licht ausgesendet,Stintillationslicht ausgesendet.Das Licht wird im Kristall, der sehr transparent ist, weiterlaufen und jedervon diesen circa 80.000 Kristallen hat dann hinten am Kristall einen Detektor, der Licht messen kann.Und aus der Menge des Lichts, das dieser Detektor hinten am Kristall misst,kann man dann rückschließen, wie viel Energie sozusagen dort deponiert wurde.Und das heißt, man kann diese Messung mit der Messung aus dem Siliziumdetektor kombinieren.Dieser Kristalldetektor ist auch notwendig, weil der Siliziumdetektor wird nurelektrisch geladene Teilchen sehen.Das heißt neutrale Teilchen, wie zum Beispiel Photonen, Lichtteilchen,werden im Siliziumdetektor nicht gesehen.Die werden erst dann in diesem Kristallteil gesehen werden.
Tim Pritlove
Also wenn diese Kalorimeter, die dann auch die Endstation darstellen für dieauseinanderfliegenden Teilchen.Wenn die jetzt zuverlässig aber eingefangen werden sollen, dann muss ja im Prinzipeine riesige, vollständige, den kompletten zentralen Teil umschließende Schicht sein.
Wolfgang Adam
Das ist genau die Grundkonzeption. Wir wollen natürlich möglichst alle Teilchenmessen, die aus der Kollision entstehen. Das heißt wir möchten den Kollisionspunkteigentlich möglichst hermetisch umschließen.Das ist nicht vollständig möglich, weil wir… Man muss ja auch mal ran, ne?Naja, der Beschleuniger, die Beschleunigerröhre muss natürlich durchlaufen.Das heißt, dort per Definition können keine Detektoren stehen,aber wir versuchen den Rest möglichst abzudecken.Und wie gesagt, nachdem wir mehrere Lagen verschiedene Detektoren brauchen,sind die so angeordnet, dass ein Teilchen eben, egal in welche Richtung es läuft,immer dieselbe Sequenz von Detektortypen durchläuft.Und man könnte sich jetzt naiv vorstellen, dass man eine Kugel baut,Aber das ist aus mechanischen, Wartungs- und ähnlichen Gründen nicht sehr praktisch.Das heißt, die meisten dieser Experimente an Beschleunigern,an Speicherringen wie dem LAC, haben einen zylindrischen Aufbau.Das heißt, man hat einen zentralen Zylinder, in dem man eine zylindrische Lage nach der anderen hat.Und das wird dann abgeschlossen durch Endkappen, also großen kreisförmigen Strukturen,wo dieselbe Sequenz, aber linear von der Mitte nach außen, nach links und nach rechts geht.Vorkommt und dadurch kann man den Detektor relativ leicht öffnen,weil man kann diese Endcaps, wie wir es sagen, diese kreisförmigen Strukturenvom Zentralteil entfernen und dann ins Innere des Detektors kommen.Aber durch diesen Aufbau kann man garantieren, dass dieselbe Sequenz von Detektorenvon jedem Teich entgegen ist.
Tim Pritlove
Das heißt, diese Kalorimeter, dieser Zylinder ist sozusagen komplett mit diesemBlei, was war das für eine Verbindung?Genau mit diesen Kristallen beschichtet und messen kann man das dann,also das ist dann diese Sintillation, also das ist sozusagen so ein Lichteffektder dabei dann entsteht.
Wolfgang Adam
Genau es wird Licht erzeugt im Kristall und dieses Licht wird gemessen.
Tim Pritlove
Okay also im Prinzip ist es dann letzten Endes ein optisches Messgerät,was eigentlich das Licht misst.
Wolfgang Adam
Misst die Quantität von Licht die aus dem Kristall kommt.
Tim Pritlove
Okay, gut. Und das tut es mit welcher Auflösung dann wiederum?Also man kann ja nicht jeden Punkt beobachten.
Wolfgang Adam
Ja, wie gesagt, über die ganze Fläche. Wir haben jetzt hier 80.000 Kristalle.Man muss sich vorstellen, die Kristalle sind so längliche Gebilde mit einemquadratischen Querschnitt von einigen Zentimetern.
Tim Pritlove
Okay, also 80.000 Kalometer.
Wolfgang Adam
Also die Größe ist dadurch bestimmt, dass die Schauer eine gewisse Ausdehnungin der Tiefe, aber auch in der Breite haben.Und es ist sinnlos, die Detektoren sozusagen sehr viel kleiner zu machen alsdie Breite des Schauers. Das war die ursprüngliche Idee.Das bestimmte die Zahl der Kristalle.Und das ist der erste Teil des Kalorimeters. Und in diesem Teil,der genügt, um de facto alle Teilchen zu stoppen, die elektromagnetisch wechselwirken,also wir sind Elektronen und Photonen.Und andere Teilchen, Hadronen, die erzeugen größere Schauer und wir braucheneinen zweiten Kalorimeterteil dahinter.
Tim Pritlove
Also die durchschlagen sozusagen auch noch diesen ersten Teil.
Wolfgang Adam
Genau, die würden zwar einen Schauer beginnen im ersten Teil,aber der Schauer wäre so tief, dass er aus diesen Kristallen heraustritt und hinten raustritt.
Tim Pritlove
Ohne einen Lichteffekt zu erzeugen?
Wolfgang Adam
Nein, es wird Licht erzeugt, aber das Problem ist, dass nicht der gesamte Schauerenthalten sein wird in den Kristallen.Das geht danach weiter und dann haben wir einen zweiten Teil.Das beruhigt wieder auf dem Prinzip, dass wir dem Teilchen möglichst viel Material entgegenstellen.Aber in dem Fall ist das Messing.Es ist sozusagen ein Sandwich von Messing und wieder Zintillatoren.Zintillatoren, das ist ein Plastikmaterial und dort ist wieder dieselbe Idee.In dem Plastikmaterial entsteht Licht und man misst das Licht am Ende des Elementsund aus der Quantität des Lichts schließt man.
Tim Pritlove
Das ist also auch nochmal so eine zylindrische Struktur.
Wolfgang Adam
Das generiert wieder eine zylindrische Struktur, die eben außerhalb des,die nächste Lage darstellt nach diesen Kristallen.Und wie viele Detektoren sind das dann?Das ist in großen Modulen strukturiert. Also wir haben einige hundert von dengroßen Modulen, aber in jedem Modul gibt es Glasfasern, die Teile des Moduls messen.
Tim Pritlove
Ja, also ist das dann so wie bei dem ersten Zylinder, so 80.000 in der Größenordnung?
Wolfgang Adam
Es ist in der Größenordnung. In diesem Teil braucht man etwas weniger Genauigkeit.Das heißt, man muss nicht so feine Elemente haben.
Tim Pritlove
Gut, nur mal so ein Gefühl für die Datenpunkte zu bekommen, wie viel das so ist.
Wolfgang Adam
Und dann gibt es einen...
Tim Pritlove
Gibt es noch Teilchen, die diese Schicht dann auch noch überwinden können?
Wolfgang Adam
Genau, dann gibt es die berühmten Myonern, die diese Schicht überwinden können.
Tim Pritlove
Ah ja, okay, jetzt wird es spannend.
Wolfgang Adam
Diese Myonen sind eingelagert, diese Detektoren sind eingelagert in dieses Rückflussjoch.Also ich habe davon gesprochen, dass wir das Magnetfeld sozusagen im Detektorzu halten, haben wir diese Stahlkonstruktion, die rundherum geht.Und in diese Stahlkonstruktion sind eingelagert, in Spalten in der Stahlkonstruktionsind Myonkammern eingelagert. Und in dem Fall sind das Gasdetektoren.Das sind Detektoren, Schichten mit verschiedenen Technologien,die mit einem Gas gefüllt sind.Wenn Teilchen durch das Gas durchlaufen, dann ionisieren sie Atome in dem Gasund man kann diese Ladungen durch elektrische Felder bewegen und dann messen.Diese Detektoren werden elektronisch ausgelesen, also de facto die Bewegungdieser Ladungen der Elektronen und der positiven Ionen, die dabei entstehen,die erzeugen elektrische Signale auf Elektroden und die werden dann ausgelesen.Dort ist es eben wichtig, dass wir mit vernünftigen Kosten eine sehr,sehr große Fläche abdecken können, In diesem Prinzip, dass eine Lage nach deranderen kommt, natürlich je weiter man nach außen kommt, desto größer wird dieFläche, die man abdecken muss. Gleichzeitig ist die,ist die Genauigkeit, die man dort erzielen muss, geringer.Das heißt, dort genügt uns ein Zehntel Millimeter oder etwas weniger.Und der Grund dafür ist, dass die Myonen, bis sie in diese Lage kommen,haben sie schon viel Material durchlaufen. Das Material wird sie zwar nichtstoppen, aber es wird leichte Ablenkung an der Bahn verursachen.Und das heißt, es ist sinnlos genauer zu messen als die typische Größenordnungdieser Ablenkung der Bahn.Zu den Myonen möchte ich vielleicht noch sagen, dass im Prinzip,so wie die CMS konzipiert wurde, um die Myoner zu messen, um zu wissen,dass es ein Myon ist, brauchen wir dieses Signal in den äußersten Detektorschichten.Aber die genaue Messung der Energie des Muons wird in CMS gemacht,dass wir den inneren Siliziumdetektor mit den Informationen aus diesen Muonsdetektoren verbinden.
Tim Pritlove
Das erklärt jetzt auch warum dieser Muon, also warum das auch im Namen drinsteckt.Weil es sozusagen ein Element in diesem großen Magnet mit drin ist und von dahersozusagen so ein Major Design Prinzip darstellt sozusagen und nicht einfachnur so ein bisschen Gerät, was man noch in die Mitte reingeworfen hat.Also dieser Teilchen zu diesem Standardmodell ist ja wirklich...Das kann ja sehr verwirrend sein. Was wir ja die ganze Zeit angerissen haben mit diesen Myonen.Es gibt ja in diesem Standardmodell Klassifizierungen auf unterschiedlichen Dimensionen.Wenn man erstmal generell so diese Quarks und Leptoden unterscheidet,also das was sozusagen Protonen im wesentlichen baut sind die Quarks und derRest sind eben die Elektronen und Verwandte sozusagen.Gibt es ja das dann alles noch dreimal.Alles ist irgendwie dreimal vorhanden, hat dann andere Namen,ähnliche Namen und warum es das jetzt alles dreimal gibt, weiß man nicht sorichtig und es gibt es dreimal, weil es dann unterschiedliche Massen hat.
Wolfgang Adam
Das ist ganz klar eine der großen unbeantworteten Fragen in der Teilchenphysik,dass man im Moment keine Erklärung hat, warum es drei Generationen sein sollten.Diese Teilchen haben exakt die gleichen Eigenschaften, nur die Masse ist unterschiedlich. Genau.
Tim Pritlove
Das heißt dieses Myon, von dem wir jetzt die ganze Zeit reden,um das mal ein bisschen bekannter zu machen, ist eigentlich in seinem Wesen ein Elektron.Es ist nur sehr viel schwerer als ein Elektron.In welchem Faktor ist das schwerer, sehr viel schwerer?
Wolfgang Adam
200 Faktor, 1000, 2000, ca.2000. Ca. 2000 sind 500 Kiloelektronvolt und 100 Megelektronvolt.
Tim Pritlove
Ja, wie auch immer. Auf jeden Fall ist sehr viel schwerer, aber ist ansonsten wie so.Warum gibt's da, also das wissen wir nicht, aber warum ist man da jetzt so drauf abgefahren?
Wolfgang Adam
200 Stimmen.
Tim Pritlove
Genau, aber es gibt ja auch noch ein drittes, was dann nochmal extrem viel schwererist, das ist dann das Tauon.
Wolfgang Adam
Genau, das Tauon oder Taulepton.
Tim Pritlove
Das sieht man aber nicht.
Wolfgang Adam
Oh ja, das produzieren wir ebenfalls.
Tim Pritlove
Kann das auch detektiert werden?
Wolfgang Adam
Natürlich, wir detektieren das. Das einzige Problem, es ist schwerer zu detektieren,das Elektronen und Myonen, weil es nämlich relativ instabil ist.Elektronen sind stabile Teilchen, da gibt es kein Problem.Myonen zerfallen, aber die Lebensdauer eines Myons ist so groß,dass sie auf jeden Fall den Detektor verlassen werden, bevor sie zerfallen.Dagegen haben Daunen, eben weil sie schwer sind, eine relativ kurze Lebenszeit.Und das heißt, die würden schon in den ersten Zentimetern des Detektors zerfallen.Das heißt wir werden kein Dow-Lapton als solches durch den Detektor fliegen sehen,sondern das Dow-Lapton kann in verschiedene Konfigurationen zerfallen und umdie Dow-Laptonen zu identifizieren müssen wir eben die Sekundärteilchen,in die das Dow-Lapton zerfallen ist, identifizieren.
Tim Pritlove
Also man weiß schon, dass es da war, aber man sieht es nicht als sollte so.
Wolfgang Adam
Es ist schwieriger zu sehen, ja.
Tim Pritlove
Ok, verstehe. Und warum ist man dann jetzt so scharf drauf?Also was kann man, was meint man oder was kann man denn sozusagen daraus ableiten,dass jetzt sozusagen dieses Myon da ist?
Wolfgang Adam
Ja, wie gesagt, eine direkte Erklärung, warum es eben diese drei Generationen gibt, haben wir nicht.Aber das, wie gesagt, unser derzeitiges Standardmodell,mathematisches Modell, mit dem wir die Teilchen und die Kräfte zwischen denTeilchen beschreiben, setzt eben voraus, dass sich diese drei Generationen gleichverhalten, bis auf die Masse.Und das ist zum Beispiel ein interessanter Teil des Forschungsgebietes,um zu überprüfen, möglichst gut zu überprüfen, ob das wirklich der Fall ist.Weil wenn es nicht der Fall wäre, das würde das Ansatz geben,um neue Theorien zu entwickeln.Und deswegen, das ist natürlich ein Grund, sie zu messen. Der andere Grund,sie zu messen, ist, dass es einfach zusätzliche Möglichkeiten gibt,um andere Teilchen zu vermessen oder zu entdecken.Weil sehr oft, eben dadurch, dass die Elektronen Myon und Olepton dieselbenEigenschaften haben, kann ein Teilchen, das in Elektronen zerfallen kann oderin Myonen zerfallen kann, auch in die jeweils anderen Teilchen zerfallen.Das heißt, wir können dieses zerfallende Teilchen genau untersuchen.Wir haben mehr Möglichkeiten, wenn wir alle drei Zerfallsmodi untersuchen.
Tim Pritlove
Old Myon spielt auch eine Rolle bei der Detektion des Higgs-Bosons?
Wolfgang Adam
Zum Beispiel, ja.Genau, das Higgs-Boson kann in sehr viele unterschiedliche Arten zerfallen.Und eine dieser Arten ist, dass es de facto zuerst in zwei Z-Posonen,das sind die Vermittler der schwachen Wechselwirkung übrigens, zerfällt.Und diese Posonen können dann wieder in Leptonen zerfallen, zum Beispiel.Auch in Quarks, aber sie können auch in Leptonen zerfallen.Und sie können zum Beispiel in zwei Myonen zerfallen. Es könnte jedes dieserzwei Z-Posonen dann in zwei Myonen zerfallen.Und warum uns das besonders interessiert, ist einfach, weil wir die Myonen,das ist wirklich das Objekt, das wir am besten messen können.Sie können auch in Detektoren zerfallen, andere Teilchen, aber der Zerfall ininsgesamt vier Myonen ist das, was wir normalerweise einen goldenen Kanal nennen.Das heißt, das ist wirklich die Art und Weise, die wir am besten messen können.
Tim Pritlove
Ah ja, okay, verstehe.
Wolfgang Adam
Voraussetzung ist natürlich, dass wir alle vier Myonen in einer Zone des Detektorssind, die wir sehen können.Und warum ist es wichtig, dass man die so genau messen kann,ist, weil wir dann aus den, wenn wir die Energien und Richtungen der Virmionenbestimmen, können wir zurückrechnen, die Masse des Teilchens, die zerfallen ist.Das ist, wie wir überhaupt versuchen, typischerweise neue Teilchen zu finden.Es gibt Energiehaltung, d.h. wenn ein schweres Teilchen zerfällt,muss die Masse, also Masse und Energie der Zerfallsprodukte,aus denen kann man wieder die Masse des ursprünglichen Teilchens zurückrechnen.Und man sollte sagen, am LHC, wir haben immer sehr viel...Untergrund. Das heißt, wir suchen ein bestimmtes Ereignis, einen bestimmtenTyp von Ereignis, aber es gibt immer andere Prozesse, die etwas Ähnliches produzieren.Aber dadurch, dass wir diese Masse rekonstruieren können, ist dieser Untergrund,der ist normalerweise einfach zufällig verteilt.Und wenn es wirklich ein neues Teilchen ist, wie das X-Boson im Jahr 2012,dann sehen wir, dann werden die berechneten Massen, werden immer dort an derechten Masse des neuen Teilchens sitzen.Das heißt, wenn wir das ansehen, dann gibt es eben diesen Untergrund,der verteilt ist und über diesem Untergrund werden wir beginnen ein Signal zusehen, dass auf einer bestimmten Stelle immer mehr Ereignisse sind,die genau diesen Wert haben.Das ist wie das X-Boson gefunden wurde und das ist auch die Methode,um nach anderen Teilchen zu suchen.
Tim Pritlove
Genau, weil am Ende ist es ja alles eine statistische Betrachtung,jede Kollision ist anders, immer wieder passiert irgendwas,aber mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit passieren halt bestimmte Dingehäufiger und wenn man das dann eben einfach über Wochen,Monate und Milliarden an Beobachtungen zusammensummiert und plottet,dann entstehen halt diese Grafiken, wo so eine kleine Spitze ist,die halt so einen ganzen Raum voller Wissenschaftler total zum Schreien bringen,weil das dann einfach total irre ist.Und alle anderen fragen sich nur so, was passiert hier eigentlich gerade?Aber das kennt man ja auch aus anderen Sportarten. Also Leute,die mit Fußball nichts zu tun haben, wundern sich ja dann auch mal wieder,was die anderen alle so begeistert.
Wolfgang Adam
Ja, aber etwas zu finden, was man 60 Jahre lang gesucht hat,das kann etwas Begeisterung auslösen. Genau.
Tim Pritlove
Jetzt kommen wir vielleicht so langsam zum Ende und die große Frage ist ja halt immer,wie kann das alles dazu beitragen jetzt auch wirklich was neues zu finden undvielleicht neu ist ja dann auch immer so ein dehnbarer Begriff,also das Higgs Boson war ja nicht in dem Sinne neu, als dass es auf einmal soda war und man gesagt, oh Holla was ist das denn?Sondern das war ja quasi eine Suche nach 60 Jahren, weil es eben diese Theoriegab, wenn es das gäbe, dann würde auf einmal alles zusammenpassen.Alles was wir bisher beobachtet haben, haben wir sozusagen in dieses Standardmodelleingefügt, da fehlte dann aber irgendwie noch so ein Slot und man hat immerso gehofft, dass es das auch gibt, weil dann passt alles zusammen,weil wenn es das nicht gibt, dann passt gar nichts mehr zusammen.Dann müsste man sich was Neues ausdenken und bisher ist noch keinem was anderes eingefallen.
Wolfgang Adam
Naja es gibt einige andere Ansätze, aber es war klar der einfachste Ansatz umdas zu finden und deswegen war es spannend um zu sehen ob dieser Ansatz auchwirklich realistisch ist.
Tim Pritlove
Ich denke es ist ja auch alles gebaut worden. Deswegen hat man den LAC gebaut,deswegen hat man diese Energien versucht aufzubauen,weil man halt einfach so ein gewisses Target hat und sagt okay das ist so derEnergiebedarf den wir benötigen und wenn wir das dann lange genug beobachten,dann haben wir vielleicht eben diese Auffälligkeit und CMS ist einer von denbeiden Detektoren, die das eben mit der hier beschriebenen Technik beobachtethaben, die Statistiken gemacht hat.Atlas das andere, was im Prinzip dasselbe in grün gemacht hat und dann werdenwir halt auch nochmal drüber reden, wie das dort funktioniert und der Vergleichdieser beiden Ergebnisse hat dann eben diese Gewissheit gebracht.So jetzt ist das aber sozusagen aus dem Rennen, Higgs ist jetzt alter Käse.
Wolfgang Adam
Absolut nicht.
Tim Pritlove
Es wird natürlich nach wie vor noch weiter geguckt nach Higgs oder?
Wolfgang Adam
Wir stehen eigentlich am Anfang der Reise, weil Entdeckung heißt,dass wir die ersten überzeugenden Zeichen für die Existenz eines Teilchens gefunden haben.Aber was jetzt gemacht wird, ist zu überprüfen, was wir wissen.Wir haben ein Teilchen gefunden. Das Teilchen entspricht in etwa den Erwartungen der Theorie.Aber was wir jetzt machen ist, um die detaillierten Vorhersagen der Theoriezu überprüfen und zu sehen, ob diesesHiggs-Teilchen wirklich genau das Higgs-Teilchen dieses Modells ist.Und das ist eben ein langfristiges Programm.Das Higgs-Feld gibt eben Masse an die Teilchen und das hängt damit zusammen,wie stark sozusagen diese Teilchen mit dem Higgs-Boson reden. und.Das bedingt auch, wie oft ein Higgs-Boson aus diesen Teilchen erzeugt werdenkann oder wie oft ein Higgs-Boson in diese Teilchen zerfallen wird.Und die Vorhersage des Standard-Modells, dieses Modells ist eben,dass diese Wechselwirkung immer schwächer wird, je leichter Teilchen werden.Und dementsprechend werden die leichteren Teilchen auch seltener im Zerfalleines Higgs-Bosons vorkommen.Und die Entdeckung des X-Bosons wurde im Wesentlichen getragen durch den Zerfallin zwei Arten, eben in zwei Z-Bosonen oder ein Zerfall in zwei Photonen.Jetzt kann man sich fragen, Sie haben gesagt, dass das X hängt mit Masse zusammen.Das X gibt eigentlich die Masse. Photonen sind bekannterweise masselos.Also wie kann ein Higgs-Boson in Photonen zerfallen? Und das geschieht in der Beschreibung,die wir von der Natur in der Quantenfeldtheorie haben, dass da einfach ein komplizierterProzess aufgetreten ist, dass das Higgs ursprünglich in zwei andere Teilchenzerfallen ist und diese Teilchen dann zwei Photonen erzeugt haben.Und in Wirklichkeit hängt das sehr stark zusammen mit dem zerfallen SIX-Bosonsin zwei virtuelle Topquarks, also in schwere Teilchen.Und im Prinzip haben wir jetzt gemessen und wir haben überzeugende Messungen,dass der SIX eben in Z-Bosonen zerfallen kann,in W-Bosonen zerfallen kann, dass der SIX mit Topquarks redet,dass der SIX, also direkt in Topquarks, in zwei Topquarks kann der SIX nichtzerfallen, weil der SIX einfach zu leicht ist.Die zwei Top Quarks zusammen werden schwerer als das X-Poson und deswegen kannes nicht direkt zerfallen.Aber es kann trotzdem in der Produktion und im Zerfall auf indirekte Arten mitdiesen Top Quarks reden.Wir haben den Zerfall in B, Quarks.Und die berühmten Dow-Leptonen. Das sind alles de facto die schwersten Teilchen, die wir kennen.Aber um jetzt überzeugt zu sein, dass dieser Mechanismus der Stärke der Wechselwirkungmit Masse wirklich funktioniert, sollten wir auch sehen, ob es mit den leichteren Teilchen redet.Und wir haben jetzt in CMS, wir haben mit den Daten aus den letzten Jahren daserste Mal einen Hinweis dafür gesehen, dass das X-Boson direkt in zwei Myonen zerfallen kann.Das ist schon jetzt ein großer Sprung in der Masse, weil, wie schon gesagt wurde,die Myonen sind sehr viel leichter als die Dauleptonen zum Beispiel,auch sehr viel leichter als Z-Bosonen oder W-Bosonen. Das heißt,da ist ein großer Sprung.Wir haben eben Hinweise dafür, noch nicht auf dem Niveau,das wir typischerweise in der gleichen Physik Entdeckungsniveau nennen,diese berühmten 5 Sigma statistische Wahrscheinlichkeit, also Wahrscheinlichkeitvon weniger als 1 zu 1 Million, dass das einfach eine Fluktuation war.Aber das steht auf unserem Programm und auch zur Fälle in andere leichte Teilchen,um eben das vollkommen zu überprüfen, das Modell.Und dann auf einer etwas längeren Zeitskala ist die Frage, wie das Higgs mitsich selbst redet und...
Tim Pritlove
Teilchen reden auch mit sich selbst.
Wolfgang Adam
Ja, es kann ein Higgs-Boson zum Beispiel in zwei Higgs-Bosonen zerfallen undzwei Higgs-Bosonen produzieren in seinem Zerfall.Und das Interessante daran ist, dass das Higgs-Boson ursprünglich erfunden wurde,um zu erklären, warum diese W- und Z-Bosonen, für die es in den 80er Jahrenden Nobelpreis gegeben hat und die die schwache Wechselwirkung erklären,warum die nicht wie das Photon masselos sind, sondern warum sie eine Masse haben,eine ziemlich hohe Masse sogar.Und das läuft unter dem Konzept der Symmetriebrechung.Es gibt da in Symmetrienstellen einen sehr wichtigen Bestandteil aller modernenTheorien der Teilchenphysik vor.Symmetrien können so etwas wie die einfache Links-Rechts-Spiegelsymmetrie sein,die wir kennen, aber es kann auch Symmetrien in anderen Formen geben,die zum Beispiel, das wäre sozusagen eine Art Spiegeleffekt,die zum Beispiel ein Teilchen in ein anderes Teilchen verwandeln könnte unddadurch ihre Ähnlichkeit erklärt.Und jedenfalls, das Higgs-Poson hat eben diese spezielle Eigenschaft,Eigenschaft, dass es eine gewisse Symmetrie bricht, also dazu führt,dass die Symmetrie nicht mehr vollkommen respektiert wird.Und das gibt diesen W- und Z-Posonen die Masse.Und das hängt sehr stark davon zusammen, eben wie stark dieses X-Poson sozusagen mit sich selbst redet.Und das ist ein Programm, das ist sehr schwierig zu messen. Das ist ein Prozess,der noch viel seltener ist, als was wir im Moment schon messen und die,Und das wird wirklich ein Programm sein für die nächsten Jahre,für die zukünftige Phase des LACs und dann sogar, wahrscheinlich um Präzisezu messen, auch für die nächste Beschleuniger-Generation, die nachher kommen werden.
Tim Pritlove
Okay, also man ist quasi auf der Mission, also nachdem man sich sicher war,dass Higgs-Prinzip das existiert, das ist da, das ist messbar,das entspricht so gut den Vorhersagen und wir haben es auch aus den statistischenDaten mit der statistischen Sicherheit herauslesen können.Da ist was, geht es jetzt im Wesentlichen darum zu sagen, wie verhält es sichjetzt genau, was hat das für eine Auswirkung.Das ist jetzt sehr kompliziert zu verstehen, dieser ganze Bereich.Aber eine Sache wollte ich mal kurz rausgreifen, weil das irgendwie eben viel,also wenn wir jetzt den Begriff Wechselwirkung hier mit reinnehmen,hab ich ja vorhin schon auch angesprochen, da haben wir es ja sozusagen mitdiesen Naturkräften zu tun.Schwache Kernkraft durch diese WZ-Versionen, die elektromagnetische Kraft durch dieses Photon,die starke Kernkraft durch diese Gluon, die dann halt irgendwie Lepton und Quarkirgendwie zusammenbacken oder auch nicht. Und...Dann gibt's halt noch dieses Higgs. Und jetzt hast du aber auch diesen BegriffWechselwirkung in den Mund genommen, wenn man sagt, wie Higgs jetzt sozusagenmit den anderen interagiert.Heißt das, dass man dann sozusagen, also ist das dann sozusagen noch eine weitereKraft, die wir so bisher so nicht auf dem Zeiger haben oder reden wir jetzthier von einer anderen Wirkung, die nicht auf dem Level sich abspielt?
Wolfgang Adam
Ich würde das nicht als Kraft bezeichnen. Es ist einfach nur,dass es Prozesse gibt, in denen Higgs-Boson und andere Teilchen vorkommen unddie dann… Also nicht jede Wechselwirkung ist eine Kraft, aber jede Kraft ist eine Wechselwirkung?Ja, das könnte man vielleicht so sagen.Aber was man vielleicht zum Programm mit dem Higgs-Boson noch hinzufügen sollte,ist, dass das Higgs-Boson auch sehr interessant ist, um mögliche neue Effekte zu studieren.Wir haben noch nicht erwähnt, dass das Standardmodell, dass wir sehr zufriedensind, dass wir dieses letzte Teilchen des Standardmodells gefunden haben.Aber wir wissen, dass es nicht vollständig sein kann.Und da gibt es einen starken Zusammenhang mit Kosmologie und dem,was wir im Universum beobachten, weil zwei der großen Fragen in der Entwicklung des Universums sind,warum es einen Unterschied zwischen Teilchen und Antiteilchen gibt und was esmit dieser berühmten dunklen Materie im Universum an sich hat.Und beide Themenbereiche hängen mit Teilchenphysik zusammen,weil der Unterschied zwischen Teilchen und Antiteilchen,das ist etwas, was man messen kann in verschiedenen Arten, auch am LHC,Und die dunkle Materie, es ist sehr plausibel, dass die dunkle Materie de factoaus Teilchen besteht, die wir noch nicht kennen.Und wo kommt das Higgs da hinein? In vielen theoretischen Modellen,die versuchen, dunkle Materie mit neuen Teilchen zu erklären,spielt das Higgs-Boson oder mehrere, möglicherweise mehrere andere Higgs-Bosonen noch eine Rolle,um sozusagen die Welt, die wir da jetzt schon kennen, und diese dunkle Weltmiteinander zu verbinden, also Verbindungen herzustellen zwischen den Teilchen, die wir kennen,und der Produktion von Teilchen, die wir noch nicht können und die zum Beispieldunkle Materie hervorrufen könnten.
Tim Pritlove
Also zum Beispiel würde man jetzt, und das ist ja unter anderem auch geplant,noch einen größeren Ring bauen und damit noch mehr Energien aufbauen könnenund noch fettere Detektoren bauen,die mit diesen Energien auch umgehen, was dann noch größere Magneten wären undüberhaupt kann man sich das fast schon gar nicht mehr vorstellen,Wie groß das alles wäre, auf jeden Fall wenn man sozusagen höhere Energien noch beobachten könnte,dann könnte es vielleicht theoretisch sein, dass auch in der Mangelung einerpassenden Theorie zu diesem Zeitpunkt mal halt an irgendeiner Stelle mit nochmehr Energien nochmal so einen kleinen Hopser in der Kurve hat.
Wolfgang Adam
Das muss nicht unbedingt beim nächsten, das könnte natürlich beim nächsten Beschleunigersein, aber selbst bei uns könnten Prozesse sein, die einfach so selten sind.
Tim Pritlove
Die einfach selten sind, das ist der andere Punkt. Oder aber eben auch,dass man erstmal woanders noch suchen muss, das meinte ich eigentlich mehr.Also es könnte auch sein, dass man nochmal ganz woanders gucken muss,als wir derzeit gucken können und dort sozusagen nochmal so ein Geschwisterhicks haben,die dann vielleicht einfach nur in der Antimaterie irgendwas machen und da dieseMassen erzeugen, die wir quasi da ja ausmachen.Weil das ist ja das, was wir sehen. Wir sehen, dass da irgendwas gravitativ wirkt,Galaxien irgendwie zusammenhält und auf andere Geschwindigkeiten bringt,die sich eben mit unserer Vorstellung der normalen Materie nicht verbinden lässtund von daher irgendwie das große Fragezeichen, also eins der großen drei Fragezeichenist, die wir derzeit so im Weltall haben.
Wolfgang Adam
Ja, aber die Verteilung von dunkler Materie und die Geschichte des Universumssagt uns, dass es eine gewisse Verbindung, eine sehr, sehr schwache Verbindung,aber zwischen diesen Teilchen, wenn es Teilchen sind der dunklen Materie,und den normalen Teilchen geben sollte.Und das ist eben Teil des Forschungsprogramms. Mit dieser Verbindung könntenwir diese Teilchen unter Umständen hier auch schon im LHC produzieren und mit dem Detektor sehen.Das ist übrigens ein interessanter Aspekt, dass die Detektoren de facto auchDeichen Detektieren können, die gar nicht direkt im Detektorsignal hinterlassen.
Tim Pritlove
Man kann etwas detektieren, was man gar nicht detektiert?
Wolfgang Adam
Genau, das betrifft schon bekannte Teilchen.Im Standardmodell mit den Elektronen, das Elektron hat nicht nur schwere Geschwister,sondern auch ein Pendant, das ist das Neutrino, das zum Beispiel in großen Mengenin der Sonne in den Kernprozessen erzeugt wird.Und das Neutrino ist fast masselos und hat nur eine sehr schwache Wechselwirkung mit Materie.Das heißt, die Neutrinos würden aus unseren Detektoren hinauslaufen und wirwürden sie nicht sehen. Aber auch wenn wir zum Beispiel Teilchen der dunklenMaterie erzeugen könnten, würden diese auch den Detektor verlassen, ohne dass wir sie sehen.Aber wir können uns ein Prinzip in der Physik zunutze machen,und das ist, es gibt die Energieerhaltung, aber es gibt auch ein Prinzip,das nennt sich Impulserhaltung, das ist also, sagen wir so, verwandt mit derEnergie, aber das spielt sich in allen drei Raumrichtungen ab.Das heißt, man kennt vielleicht dieses Spiel mit dem Bändeln mit den Kugeln,wo man die Kugel fallen lässt und dann läuft auf der anderen Seite eine Kugelraus. Das ist de facto Impulserhaltung und das könnte man auch in drei Dimensionen machen.Jedenfalls, wir haben das Prinzip, dass die Protonen, die zusammenlaufen,die bewegen sich entlang des Beschleunigers, auf einer geraden Linie eben,aber nicht links, rechts, oben und unten.Und daraus schließt man, dass die Summe aller Teilchen, die nach der Kollisionproduziert wird, kann insgesamt, kollektiv sozusagen, auch keine Bewegung links,rechts, oben und unten haben.Und wenn da jetzt aber ein Teilchen dabei wäre mit hoher Energie,das wir nicht sehen, Und wir machen die Summe über alle sichtbaren Teilchenund würden sehen, dass die Summe der sichtbaren Teilchen in irgendeine Richtung zeigen würde.Während das unsichtbare Teilchen in die andere Richtung gegangen wäre.Und auf diese Art und Weise können wir feststellen, ob ein unsichtbares Teilchenden Detektor verlassen hat.
Tim Pritlove
Also man rechnet sozusagen einfach nach wie viel Energie ist denn hier insgesamtfehlt, was fehlt, fehlt und daraus kann man schließen.
Wolfgang Adam
Und damit könnte man zum Beispiel sehen, falls dunkle Materie produziert würdeund das ist ein wichtiger Teil unseres Forschungsprogramms.
Tim Pritlove
Ja, spannend. Das bringt uns jetzt so ein bisschen ans Ende.Können natürlich jetzt noch stundenlang weiter philosophieren,aber um es vielleicht mal abzurunden.Man sieht, dass die Detektoren halt auf der einen Seite dazu beitragen,bestehende Theorien zu überprüfen und das eben teilweise mit Erfolg,aber auch das nicht Nachweisen ist ja in gewisser Hinsicht auch ein Erfolg,aber auch noch sehr viel Potenzial hat jetzt sozusagen auf dem nächsten Wegmit der existierenden Technologie plus der Upgrades, die ja hier regelmäßigstattfinden, die halt Dinge genauer machen, verfeinern, Energien erhöhen usw.Anders ballen, dass man eben auch auf dem Pfad zu weiteren Erkenntnissen kommen kann.Also jetzt nicht mit dem Higgs ist nicht das ganze Pulver verschossen worden. Nein, absolut.
Wolfgang Adam
Und wie gesagt, wenn man ein neues Teilchen entdeckt, das ist die erste Stufe,die ist Entdeckung und die zweite Stufe ist dann, um dieses neue Teilchen defacto als Werkzeug zu verwenden, um neue Erkenntnisse zu bekommen.
Tim Pritlove
Ja, gut Wolfgang, ich sag vielen Dank für die Ausführung zum CMS,das war alles sehr interessant, sehr spannend.Ja, und ich bedanke mich fürs Zuhören, das war's zum CMS, weiter geht's dannmit dem Atlas, gucken wir mal wie die auf die Welt schauen, ja.Und dann geht's halt hier wieder weiter. Bis dann sagt Tschüss, bis bald!

Shownotes

RZ113 CERN: Der ALICE-Detektor

Das ALICE-Experiment auf der Suche nach dem Wunderland des Quark-Gluon-Plasmas

Das ALICE-Experiment ist eines der großen Detektorsysteme am CERN in Genf und nutzt den CERN-Beschleunigerring um die Kollision schwerer Ionen zu beobachten. Dabei entsteht ein sogenanntes Quark-Gluon-Plasma, in dem sich Atom zu einem Teilchenbrei vermengen wie man es vermutlich kurz nach dem Urknalls vorgefunden hat.

Dauer:
Aufnahme:

Kai Schweda
Kai Schweda

Wir sprechen mit Kai Schweda, derzeit der offizielle Sprecher und Projektleiter des ALICE-Teams am CERN. Wir schauen auf die physikalischen Hintergründe, die aufwändige Technik und Funktionsweise des Detektors, welche Ergebnisse das Experiment bisher schon hat liefern können und was für Aufgaben und technische Weiterentwicklungen in den nächsten Jahren zu erwarten sind.


Für diese Episode von Raumzeit liegt auch ein vollständiges Transkript mit Zeitmarken und Sprecheridentifikation vor.

Bitte beachten: das Transkript wurde automatisiert erzeugt und wurde nicht nachträglich gegengelesen oder korrigiert. Dieser Prozess ist nicht sonderlich genau und das Ergebnis enthält daher mit Sicherheit eine Reihe von Fehlern. Im Zweifel gilt immer das in der Sendung aufgezeichnete gesprochene Wort. Formate: HTML, WEBVTT.


Transkript
Tim Pritlove
Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit, dem Podcast über Raumfahrt und andere.Kosmische Angelegenheiten.Mein Name ist Tim Pridlaff und ich begrüße alle hier zu einer weiteren Ausgabe von Raumzeit.Und wie schon in den letzten Sendungen sich abgezeichnet hat,heute geht's wieder um das ZERN.Ich bin hier in Genf vor Ort und spreche mit einer ganzen Reihe von Gesprächspartnern.Und so auch in dieser Sendung. Und heute geht es um die Detektoren,die es ja hier so einige gibt, an dem großen Large Hadron Collider,dem großen Beschleunigerring, der hier aufgebaut worden ist in den letzten Jahrzehntenund fleißig betrieben wird und wie man ja auch schon gehört hat zu diversenwissenschaftlichen Erkenntnissen geführt hat.Und diese Erkenntnisse gäbe es nicht, würde nicht das, was da beschleunigt wird,auch mal ausgelesen werden.Es muss ja auch was kollidieren, wenn man diese Kollision auswerten will.Und eine dieser Kollisionsmaschinen, dieser Detektoren heißt ALICE,Large Ion Collider Experiment und darüber spreche ich heute mit Kai Schweda.Hallo, herzlich willkommen bei Raumzeit.
Kai Schweda
Hallo Tim, gut dich zu sehen.
Tim Pritlove
Ja, Kai du bist, stimmt das, Alice Deputy Spokesperson steht hier.
Kai Schweda
Genau, seit Januar diesen Jahres für drei Jahre. Spokesperson wird demokratischgewählt von den teilnehmenden Instituten und alle drei Jahre gibt es einen neuenSpokesperson. Und der ist auch nicht wiederwählbar, das heißt nach drei Jahren ist es vorbei.
Tim Pritlove
Aha, warum macht man das?
Kai Schweda
Generell ist es am Zehren so, dass auch die Generaldirektorin,die wir jetzt haben, von den Mitgliedstaaten gewählt wird.Das macht man, dass Machtstrukturen nicht verkrusten. Wir haben ja gesehen,wenn eine Kanzlei in Deutschland vier Legislaturperioden überlebt...Da haben die Leute die Schnauze voll. Und genau das ist das Ziel vom CERN.Selbst die Sekretärinnen in den Sekretariaten wechseln alle 5 oder 6 Jahre die Abteilung auch um,natürlich auch wenn man eine bestimmte Aufgabe eine Zeit macht,wird es sehr routinemäßig, dann sehen die andere Abteilungen und das wird sehraktiv betrieben beim CERN.
Tim Pritlove
Es gibt ja auch genug, wo man durchrotieren kann. Also es bleibt abwechslungsreich.Und ich denke das schärft dann auch den Blick für das Ganze dann doch auch,dass man sieht, aha andere Abteilungen machen auch cooles Zeug und haben abervielleicht einen anderen Stil und dann übertragen sich natürlich auch Erfahrungen.Aber das heißt, dass man nicht mehr so viel Wissenschaft macht oder?Wenn man Spokesperson ist oder ist das nur so ein Anhängsel?
Kai Schweda
Nach wie vor zwei Doktoranden, die ich betreue, die unsere Daten auswerten undPhysikanalyse betreiben und die auch veröffentlichen die Ergebnisse.
Tim Pritlove
Also es ist eigentlich nur so ein zusätzlicher Job und kein neuer.
Kai Schweda
Also ich denke Spokesperson, das ist ja der CEO wäre das, bei einer großen Aktiengesellschaftoder im deutschen Sprachraum ist das der Vorstandsvorsitzende.Ich bin der Stellvertreter.Und ich behalte noch mehr 10% meiner Zeit für Dinge, die mir Spaß machen,zum Beispiel Doktorandbetreuung, ich mache noch Lehre in der Uni Heidelbergin der Physik und das will ich nicht aufgeben. Als Brooks-Person wird es vielleicht anders.
Tim Pritlove
Wie hat es dann angefangen mit der Wissenschaft?
Kai Schweda
Ich denke schon in der Schule, so rückblickend waren immer die Naturwissenschaftendas, was mich interessiert hat und dann im Studium war es die Kernphysik.Alles andere hat mich dann weniger interessiert.
Tim Pritlove
Warum?
Kai Schweda
Das kann ich nicht sagen. Vielleicht ist das Purismus,dass man die Kern- und Teilchenphysik versucht ja die Natur zu beschreiben,indem man die Kräfte auf fundamentale Teilchen und fundamentale Wechselwirkungenreduziert und vielleicht ist es dieser Reduktionismus, den ich so attraktiv finde.
Tim Pritlove
Ja und auch natürlich dieser Teilchen Zoo, das hatten wir ja schon im Eingangsgespräch,Standardmodell, das ist einfach so das, was alles definiert.Von daher glaube ich auch nochmal besonders interessant sein kann.
Kai Schweda
Da gibt es unterschiedliche Meinungen, wir versuchen das,wie gesagt, über fundamentale Teilchen- und Wechselwirkungen zu beschreiben,aber selbst wenn man diese Wechselwirkungen nicht beliebig genau kennt,könnte niemand ausrechnen, welche Formation eine Schneeflocke wenn man alsoSysteme hat, die aus sehr vielen Teilchen bestehen.Prinzipiell kann man das machen, es gelingt aber keinem, weil dann gibt es ebenkollektive Phänomene, die nicht immer aus den fundamentalen Wechselwirkungen kommen.
Tim Pritlove
Oder anders ausgedrückt, Europa braucht unbedingt ein Schneeflockenformungsforschungszentrum.
Kai Schweda
Nein, ich will das nicht ins Lächerliche ziehen, aber es gibt auch emergentePhänomene, auch ALICE beschäftigt sich damit, vielleicht kommen wir da nochspäter drauf, die man eben nicht so einfach aus den fundamentalen Wechselwirkungen herleiten kann.
Tim Pritlove
Alles nicht so einfach. Trotz alledem gibt es den Bedarf hier mal ins Detail zu gehen.Ja, Alice. Also ich habe es schon gesagt, Large Ion Collider Experiment mitden Abkürzungen ist ja immer so eine Sache. Man will immer auf irgendwas hinaus.Eine schöne Abkürzung, liest sich halt gut.Aber es beschreibt ja schon auch in etwa was getan wird. Wovon reden wir jetzt?Wir haben hier am Standort den großen Ring, den Archidron Collider,den Beschleunigerring, der halt die Teilchen ordentlich auf Fahrt bringt.Und entlang dieses Rings gibt es verschiedenste Instrumente,wie man sagt, wobei das Wort irgendwie nicht so richtig erfasst,um was für Kolosse es sich dabei handelt.Sehr sehr große, sehr komplexe technische Geräte, die dann eben diese beschleunigtenTeilchen kollidieren lässt und sie dabei beobachtet.Also ein Detektor. ALICE ist jetzt einer dieser Detektoren, die alle mehr oderweniger, also die sozusagen alle parallel und unabhängig voneinander entwickelt wurden.Das heißt hinter jedem dieser Detektoren steckt eine eine Philosophie,eine Technik Wissenschaftsphilosophie, wie man auf dieses beschleunigte Teilchen schaut.
Kai Schweda
Also wir schauen nicht auf das beschleunigte Teilchen, sondern auf das kollidierende.Die beiden Teilchen kriegen sehr viel Energie mit. Das ist Bewegungsenergie.Und die kollidieren und dann wird in dieser Kollision ein Großteil dieser Energie,die ich vorher reinstecke mit dem Collider, mit dem Beschleuniger,die wird frei und erzeugt neue Teilchen. Da entstehen in der Kollision neueTeilchen und diese neuen Teilchen, die untersuchen wir.
Tim Pritlove
Und was ist jetzt sozusagen die Philosophie gewesen beim Design von ALICE?
Kai Schweda
Anfang der 1990er Jahre hat das CERN ernsthaft überlegt und auch eine Designstudiezum Large Hadron Collider entwickelt.Das heißt, sie haben sich überlegt, welche Energie brauchen wir,um in der Teilchenphysik Fortschritt zu machen. Es ging damals um das Higgs-Boson,das auch vor zehn Jahren entdeckt wurde.Und dann war klar, da gab es dann die Teilchenphysik-Gemeinschaft,die Community, baut traditionell zwei Detektoren mit unterschiedlicher Technologie,um eben diesen Nachweis des Higgs-Teilchens einwandfrei festlegen zu können.
Tim Pritlove
Weil wenn man das gleiche sieht oder dieselben Schlüsse zieht aus zwei vollständigunterschiedlichen Beobachtungen, dann kann man auch sicher sein, dass es stimmt.
Kai Schweda
Genau, so ist das traditionell in der Teilchenphysik, auch bei anderen Kollidern wurde,als das Topquark entdeckt wurde, waren es auch zwei große Experimente und dannwar klar am Large Hadron Collider, dieser Ring, die ja 100 Meter unter der Erdeist, der 27 Kilometer lang ist, hat vier Kollisionszonen.Da war vorher ein anderer Kollider drin, der Elektronen und Positronen kollidierthat. Und da gibt es vier Wechselwirkungspunkte, wo die Strahlen kollidieren.Es gab also noch zwei weitere.Kollisionspunkte, wo man ein Experiment aufstellen kann und dann hat sich unser Feld,das noch recht jung ist, die schweren Physik überlegt, wir könnten da bei diesenhöchsten zugänglichen Kollisionsenergien einen Detektor bauen und der ist nichtfür Proton-Proton-Kollisionen zuständig,denn in Proton-Proton-Kollisionen wurde das Higgs-Boson entdeckt und wird weitererforscht, welche Eigenschaften es hat, Sondern man kann auch einen Monat proJahr, also eine relativ kurze Zeit, schwere Bleikerne reinsetzen und die beschleunigen.Und das ist das zentrale Thema von ALICE.
Tim Pritlove
Was ist jetzt so besonders an diesen schweren Teilen?
Kai Schweda
Die Frage ist, was passiert, wenn ich sehr viel Energie in ein Volumen pumpe,das sehr viel größer ist als ein Proton.Darüber ist noch wenig bekannt. was passiert mit dem Vakuum,wenn ich da sehr viel, sehr sehr viel Energie reinstecke, über ein sehr großesVolumen, groß, wie gesagt, groß im Vergleich zu der Größe eines Protons.Und dann kommen da eben bei einer Proton-Proton-Kollision kommen ein paar hundertTeilchen raus, die erzeugt werden.Bei einer Blei-Blei-Kollision, da habe ich ja, Blei hat 82 Protonen und dieseBleikerne sind völlig nackt. Wir nehmen denen alle Elektronen weg,dass man sie möglichst stark beschleunigen kann. Das heißt, dieser Bleikernist 82 Plus geladen, der hat die Ladung von 82 Protonen.Und dann kommen noch 126 Neutronen dazu. dann habe ich also 208.Nukleon, also 208 Protonen plus Neutronen, habe ich ein sehr großes System,das kollidiert und da entstehen 20.000 geladene Teilchen, nicht nur ein paarhundert. Und das ist der große Unterschied zu ALICE.Wir müssen bei einer einzigen Kollision eine sehr, sehr hohe Teilchenzahldichteuntersuchen können und dafür haben wir einen speziellen Detektor gebaut.Also die Überlegung, was für einen Detektor wir gebaut haben,kommt daraus, was passiert in dieser Kollision.Und es war sehr schnell klar, wenn man am Large Hadron Collider ein Schwerion-Experiment,in dem man Bleikerne kollidiert, bauen möchte, braucht man zunächst mal praktischdie gesamte Physikergemeinschaft, die sich mit so einer Physik beschäftigt.Weil man einfach einen Detektor, weil die Herausforderungen so groß sind aufder Detektorseite, auf der Datenaufnahmeseite vom Rechenanspruch,dass man da praktisch fast alle Physiker, die in dem Feld arbeiten, zusammenbringen muss.Und dann war auch sehr schnell klar, da muss dieser Detektor nicht nur eineTeilmessung machen oder ein ganz besonderes Signal und eine Sonde untersuchenkönnen, sondern sehr breit aufgestellt sein, dass er möglichst alle Signale erkennen kann.
Tim Pritlove
Warum nimmt man Blei? Also es gibt ja sicherlich auch noch schwerere,man kann ja auch Uran nehmen.
Kai Schweda
Ja genau, Uran wurde auch gemacht, nicht Amzern. Dazu braucht man eine bestimmte Quelle.Quelle. Man fängt ja an ein Teilchen zu beschleunigen, in dem es immer zum Beispielim Proton nimmt man das Elektron weg, dann ist es positiv geladen,dann lege ich ein elektrisches Feld an und im elektrischen Feld bewegt sicheine positive Ladung entlang der Feldlinie und wird beschleunigt.Und Blei ist möglichst schwer, Uran ist noch schwerer.Aber für Uran muss man eine spezielle Quelle haben, das hat das CERN nicht,das wurde aber in anderen Experimenten gemacht. Da braucht man eine ganz spezielleQuelle. Das ist also ein technologisches Argument.
Tim Pritlove
Also Quelle im Sinne von, also nicht wo man das Uran her bekäme,sondern wie man das sozusagen erstmal in den Ring überhaupt reinschweißt.Wie man das vorbeschleunigt.
Kai Schweda
Die Frage ist immer, wie fange ich an? Ich habe zuerst ein neutrales Atom,ein Bleiatom oder ein Bleikern.Und da muss ich erst mal den positiv oder auch negativ laden.Ich gebe ihm ein Elektron dazu und ich nehme eins weg aus der Atomhülle unddann fange ich an, das zu beschleunigen.Und das ist die Schwierigkeit bei Uran. Wir hatten auch sehr gerne Uran-Kollisionen.
Tim Pritlove
Okay, also bleiht sozusagen der Kompromiss aus. Da weiß man,wie man es hinkriegt und es ist schwer genug, dass es einen Unterschied macht.
Kai Schweda
Ganz genau, aber der LHC hat auch mittelschwere Kerne schon kollidiert, Xenonkerne.Das hat wunderbar funktioniert. Da hatten wir mal sechs Stunden Strahl mit Xenonkerne.
Tim Pritlove
Und warum ist jetzt sozusagen, also das habe ich noch nicht so ganz verstanden,also klar Protonen aufeinander ballern, das bringt einen schon mal weit undhat auch irgendwie das Higgs-Feld nachweisen können.Was ist jetzt sozusagen die Erwartungshaltung gewesen, wenn man sagt,okay, es ist besser, wenn manjetzt viele Protonen hat, weil man dann mehr sieht oder was anderes sieht?
Kai Schweda
Weil man genau neue Eigenschaften sieht. Man sieht dann plötzlich,das muss ich weiter ausholen, die Protonen sind ja keine fundamentalen Teilchen.Elektron ist ein Elementarteilchen, das hat eine Ladung, das hat eine bestimmteMasse, aber Protonen sind ja ausgedehnt,die bestehen selbst noch mal aus Elementarteilchen, das sind die Quarks.Und das ist eben das fundamentale Teil, die Quarks sind Bestand der Bis dahin.Des Standardsmodells der Teilchenphysik und da gibt es sechs verschiedene Quarks.Ich kann mal aufzählen, die Physiker sind nicht besonders innovativ,wenn sie neue Namen geben.Da gibt es einen Up-Quark und einen Down-Quark und daraus besteht unsere gesamteWelt. Ich kann zwei Up-Quarks nehmen und einen Down-Quark, dann habe ich dreiQuarks und das ist ein Proton.Ich kann andersherum zwei Down-Quarks nehmen, einen Up-Quark,auch wieder drei Quarks, dann habe ich einen Neutron.Da nehme ich noch das Elektron dazu und damit kann ich vom Wasserstoffatom biszum Blei oder Uranatom das komplette Periodensystem bauen.Alles zusammenbauen und das ist unsere Welt, aus der wir auch bestehen,wo aus dieser Tisch hier besteht.Und die Natur hat es aber so eingerichtet, dass es noch eine zweite und dritteGeneration oder Familie, das sind Synonyme, man kann beides nehmen, sagen, gibt.Und kein Mensch weiß, warum es jetzt eine zweite und eine dritte Generation gibt.Es gibt auch genau drei, auch das wurde am LAC untersucht, auch bei anderen Beschleunigern.Gibt es denn nicht noch eine vierte, fünfte, sechste Familie?Gibt es nicht. Zumindest nicht bei den Energien, die uns momentan zur Verfügung stehen.Und das ist eines der großen Rätsel im Standardmodell der Deutschmusik.Warum gibt es drei Familien und genau drei und nicht mehr und nicht weniger?So und dann kommen wir zur starken Wechselwirkung. Die Protonen,diese Quarks, werden zusammengehalten von der starken Wechselwirkung.Wir kennen ja aus der Schule, aus dem Alltag, die elektromagnetische Wechselwirkung,elektrische Ladungen, magnetische Felder.Wir kennen die Schwerkraft, die, die Gravitation, die hat gespielt keine Rolleim Standardmodell der Teilchenphysik, die wird nicht berücksichtigt.Aber es gibt noch zwei im Standardmodell, zwei weitere mikroskopische Kräfte,das ist die schwache Kernkraft oder die schwache Kraft, Die ist zum Beispieldafür verantwortlich, dass ein Neutron zerfällt in ein Proton und ein Elektron und ein Neutrino.Und dann gibt es noch eine Kraft, das ist eben die starke Kraft.Und diese beiden Kernkräfte haben sehr kurze Reichweiten. Wir wissen ja vonder elektromagnetischen Wechselwirkung, die geht unendlich weit.Oder wir sehen, wir spüren die Schwerkraft der Sonne, die 150 Millionen Kilometervon uns entfernt ist, spüren wir, weil die Erde sich eben um die Sonne bewegt.Und diese Kernkräfte haben sehr, sehr kurze Reichweiten, also sehr viel kleinerals die Größe von einem Atom.Deshalb sind die so schwierig zu sehen.
Tim Pritlove
Und deswegen sind sie ja auch im Fokus.Okay, und inwiefern, also was ist jetzt sozusagen die konkrete Perspektive von Alice?Also Alice versucht es quasi so zu betrachten,dass man eben dadurch, dass man diese schweren Bleiatome beziehungsweise nicht die Atome,sondern die Kerne, die Bleikerne kollidieren lässt und diese extreme Teilchendichtezu erzeugen und dann hat man sozusagen die Hoffnung und die Erwartung und mittlerweilewahrscheinlich auch schon die Erkenntnis,dass man daraus dann Schlüsse ziehen kann auf das Wesen dieser Elementarteilchen und dieser Kräfte.
Kai Schweda
Ja, dazu dient, dass ich soweit ausgeholt habe. Diese Quarks,die in den Protonen eingeschlossen sind, die tragen jetzt eine Farbladung,so wie ein Elektron eine elektrische Ladung trägt.Und diese Ladung ist ja Ursache für eine Kraft. Die elektrische Ladung ist dieUrsache für die elektromagnetische Kraft, dass sich ein Proton und ein Elektron anziehen.Und so tragen die Quarks, die tragen auch elektrische Ladung,aber die tragen auch Farbladung und das ist Ursache für die starke Kraft.Und jetzt ist es so, ein freies Elektron können wir beobachten oder wir habendas sogar in dem Collider, vor dem Lärmschadung Collider hatten wir Elektronenund sogar Positronen, freie Teilchen im Ring, die wir beschleunigen konnten.Wir können auch Lichtteilchen, die von der Sonne kommen, können über sehr großeDistanzen sich fortbewegen bis zu uns, zur Erde, bis zu unserem Auge und werden dort dann detektiert.Die Quarks, aufgrund der Tatsache, dass die jetzt noch diese starke Farbladungtragen, dass die in der starken Wechselwirkung teilnehmen, diese Quarks istes uns noch nie gelungen, ein freies Quark zu beobachten.Also die sind eingeschlossen in diesem Proton und egal was man tut,Leuten 40, 50 Jahre lang.Stark danach geschaut, irgendwo im Experiment mal freie Quarks zu beobachten, das ist nie geschehen.
Tim Pritlove
Woher wusste man denn, dass es denn Quarks gibt, wenn man sie nicht beobachten kann?
Kai Schweda
Ah ja, das ist eine interessante Frage, das war in den 1960er Jahren,hat man die Struktur von einem Proton oder auch von Atomkern untersucht,mithilfe von Elektronenstreuung.Das Elektron ist ja ein Elementarteilchen, das hat selbst keine Struktur,das hat also keine Breite, keine Höhe, keine Länge.Es hat keine Dimension. Es ist punktförmig nach allem, was wir wissen.Wir haben noch nie festgestellt, dass das Elektron noch eine Unterstruktur hatund irgendwie ausgedehnt ist.Zumindest mit der experimentellen Auflösung, die wir heute erreichen,die mehr als tausend Mal besser ist als die Größe vom Proton.Also ein Elektron ist punktförmig im Standardmodell.Und mit diesen Elektronen, die hat man auf Protonen geschossen und aus dem gestreutenElektron dann über die Struktur des Protons einen Aufschluss erhalten.Das kann man sich vorstellen, wie wenn die Leute ein Einzelspalt-Experiment kennen.Wenn ich mit Licht auf eine Struktur leuchte, sehe ich, wenn die Lichtwelleungefähr die Größe hat von dem Spalt oder von dem Teilchen, das ich untersuche,dann sehe ich Beugungseffekte.Dann sehe ich eben nicht nur Licht und Schatten, sondern ich sehe Beugungseffekte im Licht.Und daraus kann ich auf die Größe des Deichens schließen. Das hat man gemachtmit Elektronen, also mit Materiewellen.Die Materiewellen haben sehr viel kürzere Wellenlängen als normales Licht,das uns zur Verfügung steht.Und dann hat man nicht nur das Licht gebeugt, man hat auch, das nennen die Physiker,inelastische Kollisionen gemacht.Das hat man mit sehr hohen Energien auch wieder an einen Beschleuniger,der damals die höchsten Energien zur Verfügung gestellt hat,mit Elektronen, die viel Energie hatten, auf den Proton geschossen und aus diesemStreumuster schließen können,dass hier Elementarteilchen mit einer bestimmten Ladung im Proton sind,genauso wie Radaford das vor über 100 Jahren mit am Goldkern gemacht hat mit Alpha-Teilchen.Er hat also ein Streuexperiment gemacht bei hohen Energien und dann gesehen,aha, die Proton haben noch eine innere Struktur.
Tim Pritlove
Weil sie nicht sich punktförmig verhalten, sondern in irgendeiner Form aus etwasanderem komponiert sind?
Kai Schweda
Man hat genau gesehen, das Proton ist ja ausgedehnt, das verhält sich nichtpunktförmig und dann hat man gemerkt, wenn man zu sehr, sehr hohen Energiengeht, sieht das so aus, als würde man wieder an einem punktförmigen Teilchen streuen.Und das sind diese punktförmigen Quarks mit einer Elementarladung von plus zweiDrittel der Elektronenladung oder minus zwei Drittel.
Tim Pritlove
Nur isoliert hat man sie halt nicht bekommen, die Quarks. Vielen Dank.Und das ist das, was Ellis dann versucht.
Kai Schweda
Genau. Das heißt, wenn man jetzt, dazu gibt es auch Rechnungen und schon seitden Anfangen der 1970er Jahren Vorhersagen,wenn man jetzt Kernmaterie genügend aufheizt und oder gleichzeitig komprimiert,also zusammendrückt, dann wird dieser Einschluss zumindest für kurze Zeit aufgehoben.Und dieser Einschluss, wenn man Kernmaterie auf zwei Billionen Grad Celsiuserhitzt, Dann wird dieser Einschluss wieder aufgehoben und die Quarks und Gluonkönnen sich quasi frei bewegen über ein relativ großes Volumen.Beim Collider kann man sich das so vorstellen, wenn ich jetzt Apfelsin habeund mache die in eine Aldi-Tüte und stoße diese zwei Aldi-Tüten mit möglichsthoher Geschwindigkeit zusammen,mit Lichtgeschwindigkeit und dann mache ich die Tüte auf, dann sind diese Apfelsin,das die Protonen und Neutronen sind, die sind dann nicht mehr da,sondern da ist nur noch der Saft da.Und das ist unsere Ursuppe, die aus Quarks und Gluten besteht.
Tim Pritlove
Das Quark, Glut und Plasma?
Kai Schweda
Ganz genau.
Tim Pritlove
Also sozusagen ein neuer Zustand, den man so im Normalzustand nicht antrifft,sondern der nur stattfindet, wenn besonders hohe Energien darauf angewendet werden.
Kai Schweda
Ganz genau. Und der Zugang zur Kosmologie ist folgender, das Olimersium dehntsich ja aus seit seiner Entstehung, seit dem Urknall.Das heißt, heute sind wir ungefähr 13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall.Das Universum hat sich sehr stark abgekühlt.Wenn ich jetzt die Zeit zurückdrehe, würde sich das Universum wieder zusammenschrumpfenund es wird immer dichter und heißer.Und ungefähr wenige Millionsel Sekunden nach dem Urknall war das Universum ebenso heiß, dass da keine Atomkerne bestehen konnten. Selbst die Bausteine derAtomkerne, die Protonen, Neutronen konnten nicht bestehen, weil die Temperaturen so hoch waren.Das heißt, die gesamte Materie, die wir heute sehen, aus der wir auch bestehen,aus der unsere Erde entsteht, aus der die Sonne besteht,Die ganze sichtbare Materie, die wir heute sehen, die lag in so einem Zustandvor, dass wir Quark-Gluten-Plasma nennen.Die gesamte Materie lag, wenn Sie so wollen, als Suppe aus Quark und Gluten vor.Und wir versuchen jetzt am Large Hadron Collider so ein kleines Tropfen dieserUrsuppe wieder herzustellen.
Tim Pritlove
Also sozusagen so ein Blick in den Urknall, könnte man fast sagen.Ich meine, die ganze Urknalltheorie ist ja wirklich bestechend,weil sie ja in gewisser Hinsicht viel von dem erklärt, was wir heute sehen unddieses Gedankenexperiment, quasi das Universum in der Zeit rückwärts laufenzu lassen, hat ja schon zu so einigen Vorhersagen geführt.Und wenn man sich mal vorstellt,heute haben wir halt so ein sich ausdehnendes Universum und wir falten das jetztsozusagen wieder zusammen,dann wird's halt erstmal kleiner und langsamer,jetzt wird's ja immer schneller, Es wird kleiner,langsamer, verdichtet sich irgendwann, man hatte dann,jetzt hab ich die Zahl vergessen, an bestimmten Zahl von Jahren nach dem eigentlichenKnall diesen Moment, wo alles soweitsich aufheizt, also normalerweise die Abkühlung jetzt heizt sich auf,dass gar kein Licht mehr frei fließen kann und das ganze Universum sozusagen undurchsichtig wird.Und wenn man es jetzt immer weiter komprimiert und die Temperatur immer weiter zunimmt,sind halt also all diese ganzen Strukturen, wie wir sie heute kennen,so gar nicht mehr da und alles besteht eigentlich nur noch aus so einer Suppeaus Elementarteilchen, in diesem Zustand der totalen Hitze nicht in der Lagesind, sich zu verbinden.Aber in dem Moment, wo man alles expandiert und sich abkühlt stellen sich sozusagendiese Verbindungen her und mit die erste Verbindung,die sich herstellt ist sozusagen, dass die Quarks durch diese Gluonen zusammengehaltenwerden und sich damit überhaupt erst Protonen bilden, die dann später zu Atomen werden.
Kai Schweda
Ganz genau. Dieser Zeitpunkt istauch ganz wichtig in der Geschichte des Universums, den du genannt hast.Nach ungefähr 380.000 Jahren hat sich das Universum soweit abgekühlt durch dieAusdehnung, durch die Expansion, dass die Protonen sich Elektronen eingefangenhaben. Dann gab es also elektrisch neutrale Atome.Und erst ab dem Zeitpunkt wurde das Universum durchsichtig oder transparentfür Licht, für Photonen.Vorher wurden die ständig von diesen Elektronen und Protonen absorbiert, wieder emittiert.Und zu dem Zeitpunkt war das Universum also opak, undurchsichtig.Und erst nach 380.000 Jahren, als sich die meisten Teilchen dann als elektrisch-neutraleAtome zusammengefunden haben, wurde das Universum transparent.Also das Licht, das wir vom Urknall sehen, entstand 380.000,Jahre nach dem Urknall und wir können nicht weiter in die Vergangenheit zurückschauen,weil das Universum opaq war und mit so einem Quark-Klon-Plasma kommen wir biswenigste Millionstel Sekunden an den Urknall ran.Also viel, viel weiter zurück in die Entwicklung des Universums.
Tim Pritlove
Jetzt natürlich die Frage, wie baut man sowas? Wie kriegt man das hin?Hin, weil die Kollision alleine mag das ja, also ich weiß gar nicht,was man sozusagen bauen muss, um überhaupt die Kollision zu ermöglichen unddann vor allem wie kriegt man das Ganze beobachtet.Wie ist so ein Detektor aufgebaut, wie groß ist der?
Kai Schweda
Also groß, der ist sehr groß. Unser Detektor ist 16 Meter hoch,10 Meter breit, 10 Meter tief und der ist um die Wechselwirkungszone,wie wir sie nennen, also der Bereich,in dem beide Strahlen, Teilchenstrahlen, am Large Hadron Collider zusammenstoßen.Das heißt, die Teilchenstrahlen sind erstmal unabhängig, die laufen im Strahlohr,das evakuiert ist, da ist ein Ultra-Hochvakuum drin, 10 minus 11 Millibar.Und ein Strahl, ein Teilchenstrahl, das sind also Bündel von Teilchen,Bündel von Protonen oder Bündel von Atomkernen, von nackten Atomkernen,die laufen im Irr-Uhrzeigersinn.Und beim Collider habe ich einen zweiten Teilchenstrahl, der läuft eben gegen dem Uhrzeigersinn.Und da, wo die Experimente stehen, da werden die Strahlen überkreuzt und zur Kollision gebracht.Und um diese Kollisionszone bauen wir einen Detektor herum, um eben die neuenTeilchen, die in der Kollision entstehen, nachweisen zu können.Wir wollen wissen, was sind das für Teilchen, welchen Impuls haben die?Und was sind das für Teilchen? Ist das ein Pion, ein Proton oder irgendein anderesTeilchen aus dem Super-Thoma und so, die das ganze griechische Alphabet bevölkern.
Tim Pritlove
Okay, aber wie, was muss man jetzt bauen und warum muss das Ding 16 Meter groß sein?
Kai Schweda
Ja, also so ein Teilchen, wenn es aus der Kollisionszone kommt,jetzt sagen wir die Bleikerne stoßen zusammen und dann, unser Detektor sitztja praktisch senkricht zur Strahlrichtung. Das Strahlrauer ist ja gerade in der Kollisionszone.Natürlich ist der Ladschadonkollein ein Ring, aber entlang der Kollisionszoneist das gerade. Und um diese Kollisionszone herum bauen wir den Detektor.Jetzt wird ein Teilchen in der Kollision, in diesem Ultrahochwakuum erzeugt.Dann macht sich das auf den Weg zu unserem Detektor. Das Erste,was es sieht, ist das Strahlrohr.Das muss ja durch das Strahlrohr durch. Im Strahlrohr ist Hochvakuum.Außerhalb vom Strahlrohr ist normaler Druck. Da können wir beide hingehen unduns den Detektor angucken und den reparieren oder was Neues einbauen.Das heißt, es muss erst durch das Strahlrohr durch. Und was wir,speziell in ALICE, aber das machen auch die anderen Experimente,tun ist, wir wollen möglichst niederenergetische, wir wollen möglichst alle Teilchen nachweisen.Das heißt, wir wollen die messen, aber möglichst wenig stören.Jede Materie, die das Teilchen auf dem Weg zum Detektor und Limit-Detector durchdringenmuss, stört das Teilchen. Das verliert Energie, das weicht ein bisschen vonseiner Bahn ab, die es ursprünglich hatte. Also wir versuchen möglichst minimalinversivdie Teilchen nachzuweisen.Jetzt geht das durch das Strahlor durch. Das heißt, allein das Strahlor istschon ein Hightech-Ausrüstungsgegenstand.Das wird aus extrem stabilen und leichtem Material gebaut, aus Beryllium.Dass eben die Teilchen möglichst wenig gestört werden. Allein das Strahlor kostetschon eine Million Schweizer Franken.Und das ist sehr, sehr brüchig. Das heißt, wenn wir den Detektor upgraden odererarbeiten, nehmen wir das Strahlor raus oder schützen es so,dass wenn einer mit dem Helm dran stößt oder aus Versehen da drankommt,dass das nicht kaputt geht.
Tim Pritlove
Weil das Beryllium ist so ein brüchiges Material.
Kai Schweda
Es ist sehr brüchig, giftig undtoxisch und hat aber natürlich sehr gute Eigenschaften für die Teilchen.Ja, sehr brüchig. Ich denke, man könnte das durch einen leichten Stoß mit einemharten Gegenstand sofort zerstören.
Tim Pritlove
Okay.
Kai Schweda
So, und dann hat es das Strahlrohr durchdrungen und dann kommt schon sehr knappnach dem Strahlrohr, wir versuchen auch möglichst nah an der Kollisionszoneschon die Teilchen nachzuweisen.Dann haben wir einen langen Hebelarm später, wenn wir das Teilchen,den Impuls zum Beispiel bestimmen.Und da sitzen dann Siliziumdetektoren, das heißt das sind sehr dünne Lagen vonSilizium und wenn das Teilchen durchgeht, macht es wieder das gleiche wie esein Strahlung macht, es deponiert Energie.Das ist einfach, das Teilchen ist elektrisch geladen und das wechselwirkt vorallem mit den Elektronen aus der Atommülle oder aus dem Festkörper von Silizium.Wechselwirkt das und deponiert da wie eine Energie durch die elektromagnetische Wechselwirkung.Und diese Energie, die im Detektor deponiert wird, die weisen wir nach.Das heißt, ich habe da Elektronen, die kann ich verstärken und am Ende habeich eine Pulshöhe, die ich messe und dann digitalisiere.
Tim Pritlove
Also das Teilchen bewirkt letzten Endes einen Strom, der in diesem System fließt?
Kai Schweda
Ja, einen Strom oder einen Spannungspuls, genau.Strom über den Widerstand ist eine Spannung.
Tim Pritlove
Das klingt jetzt alles sehr klein.Warum ist das dann 16 Meter groß?
Kai Schweda
Ja, wir messen jetzt, wir wollen das Teilchen nicht nur nachweisen,wir wollen auch sehen, welchen Impuls hat das, also welche Energie hat das Teilchen.Oder fangen wir beim Impuls an.Das heißt, die Messtechnik ist folgende, das ist an allen Experimenten gleich,bei den Spurdetektoren.Wir legen ein Magnetfeld an und ein geladenes Teilchen, wenn man sich an dieSchule erinnert, spürt im Magnetfeld, wird das auf eine Kreisbahn gezwungen.Das ist die Lorentz-Kraft.Und wenn ich also das Magnetfeld sehr gut kenne und die Spur,ich messe die Spur, ich messe mit meinen Detektoren sukzessive bestimmte Punkteentlang der Teilchenbahn, was das Teilchen nimmt,dann kann ich den Radius, den Krümmungsradius von dieser Kreisbahn,dass das Teilchen nimmt im Magnetfeld, sehr genau messen.Ich mache also eine Ortsmessung und aus dem Krümmungsradius kenne ich dann den Impuls.
Tim Pritlove
Über was für Distanzen reden wir jetzt hier, die diese Teilchen da jetzt durchschlagen?
Kai Schweda
Also unser Detektor, der Siliziumdetektor ist vielleicht 50,60 Zentimeter im Radius. Das ist so eine Tonne, sehr leicht.Ist 50 Zentimeter im Radius in verschiedenen Lagen. Die erste kommt bei etwa2 Zentimetern, das geht dann hoch bis 60, 70 Zentimeter und ist vielleicht zwei Meter lang.Zwei bis vier Meter lang.
Tim Pritlove
Verschiedene Lagen von Silizium?
Kai Schweda
Das ist die gleiche Technologie.
Tim Pritlove
Und das Silizium liegt jetzt, wie muss man sich das vorstellen,so als Blätter oder als Rohre oder als solide Masse?
Kai Schweda
Ja ein Rohr ist schon ein guter Punkt, weil unsere Geometrie ist zylindrisch.Das heißt der Detektor hat auch eine zylindrische Form.Das sind Leitern, das sind einzelne Lagen von Silizium,die quasi in so einer Faske, im Englischen sagen wir dazu Barrel,das hat eine zylindrische Form und da tun wir einzelne Lagen von Silizium beibestimmten Radien anbringen, wo das Teilchen dann durchgeht.Dieses Silizium ist sehr dünn. Das sind ungefähr 50 Millionen Meter.Das sind sehr, sehr dünne Siliziumlagen, wie gesagt, um das Teilchen möglichst wenig zu stören.
Tim Pritlove
Ja, okay. Gut. Also muss ich das, ich will jetzt nicht Alufolie sagen, aber das...
Kai Schweda
Alufolie ist viel dicker. Alufolie ist 100 Mikrometer, 150 Mikrometer. Aber so ist das...
Tim Pritlove
Okay, aber wir reden jetzt nicht von Platten und dicken, fetten Gehäusen,sondern wirklich sehr dünne Schichten von dem Material.
Kai Schweda
Genau. Also unser Detektor ist zwar riesig, aber der aktive Detektor,in dem die Teilchen nachgewiesen werden, der ist so leicht, der würde sogar in Milch schwimmen.
Tim Pritlove
Um ein populäres Bild zu bedienen.
Kai Schweda
Die Älteren kennen das noch, meine Kinder kennen das.
Tim Pritlove
Ich habe es auch schon mal gehört. Ja, okay. Also das ist so diese innersteSchicht, die sozusagen, das ist das erste, was man sozusagen beobachtet ist. Wo fliegt's lang?Und dadurch, dass das Teilchen dann mehrere dieser Schichten durchschlägt,kann man sehen, wo es lang fliegt. Also man hat sozusagen auf jeder dieser Folienquasi so eine zweidimensionale Ortungsmöglichkeit.Man sieht wo es genau aufschlägt.
Kai Schweda
Ganz genau. Es sind aber drei, weil ich ja weiß, wo der Detektor steht,bei welchem Radius. Also ich messe wirklich in drei Dimensionen die Teilstrecke.
Tim Pritlove
Dadurch auf welcher Folie es aufschlägt. Das ist dann die dritte Dimension.Aber pro Folie erreicht man diese zwei. Wie kann man merken, wo es genau aufschlägt?
Kai Schweda
Die Siliziumlage hat eine Granularität und diese Folie ist segmentiert in was wir Pixel nennen.Und diese Pixel haben eine Größe von momentan, wir haben gerade ein wesentlichesUpgrade vom Detektor gemacht, wir haben unseren alten Siliziumdetektor rausgeschmissen.Der steht jetzt in der Ausstellung, können wir uns angucken,wenn du nachher Zeit hast.Und jetzt ist das alles aus Siliziumpixelsensoren gebaut und diese Pixel habeneine Größe, also das ist die zweidimensionale Messung von 30 x 30 Mikrometer.Also sie sind 30 Mikrometer lang in x- und y-Richtungen, in zwei Richtungen.Wenn dieser Pixel jetzt anspricht, weiß ich, das Teilchen muss durch diesesSegment gelaufen sein und ich kenne tatsächlich dann die Position sehr vielbesser als 20 Mikrometer, es sind vielleicht dann 8 Mikrometer oder so.Also durch die Granularität dieser einzelnen Pixel, dass das segmentiert ist,Diese Siliziumfolie ist segmentiert in sehr sehr kleine Pixel.Dadurch kommt die Hoher Ortshauflösung.
Tim Pritlove
Aber was führt dazu, dass man das in einem Pixel detektieren kann?Also geht von jedem Pixel noch irgendwie nochmal ein...Draht weg? Natürlich. Okay, also das ist sozusagen… Ah gut, ja.Das ist ja dann sehr dünn der Draht.
Kai Schweda
Ja, ja, das ist die hohe Kunst. Und wir haben den, würde ich sagen,den modernsten Siliziumdetektor, den es gibt in der Welt. Den haben wir gerade eingebaut.Dieser Pixel ist wie gesagt 20 oder 30 mal 30 Mikrometer in der Ausdehnung unddann hat er eine Dicke von vielleicht 50 Mikrometern.Und jetzt schlägt das geladene Teilchen da durch, deponiert also Energie,kreiert freie Elektronenlochpaare und diese werden gesammelt und diese Elektronen,die frei werden, werden wieder eingesammelt und machen dann ein elektrischesSignal, das sich verstärken kann mit Elektronik.Und das passiert alles auf diesem Mini-Chip.Also die ganze Digitalisierung passiert auf dem Chip, die Auslöse-Elektronikist Teil dieses Pixel-Chips.Und dann geht natürlich eine Datenleitung raus ans Ende des Detektors,ans seitliche Ende und dann werden die Daten weggeschickt per Glasfaserkabel.Das heißt, das ist alles schon digitalisiert. Was aus unserem Detektor rauskommtsind nur Nullen und Einsen.
Tim Pritlove
Ja, ich meine deswegen heißt es ja auch Pixel, letzten Endes ist es ein Bildelement,das heißt ja Pixel, in dem Fall halt ein dreidimensionales Bildelement und dasdann eben auch über die Zeit im Verlauf.Also man kann sowohl den Ort als auch die Geschwindigkeit damit messen.
Kai Schweda
Also zunächst misst man erst mal nur den Ort und die Geschwindigkeit misst manja, eigentlich hat man dann vier Dimensionen, die Drei-Raum-Dimensionen und die Zeit, das stimmt.Wenn ich den Kollisionszeitpunkt genau bestimme, kann ich die Zeit messen bismein Pixeldetektor anspricht, dann weiß ich wie lange das Teilchen von seinerEntstehung vom Kollisionsort bis zum Detektor gebraucht hat.Und dann kenne ich die Flugzeit.
Tim Pritlove
Und das ist auch eine relevante Information?
Kai Schweda
Natürlich, wir haben auch einen speziellen Flugzeitdetektor,sehr viel weiter draußen bei 3,70 Meter Radius.Und man möchte natürlich die Flugzeit möglichst lange machen,dass man bei einer bestimmten Zeitauflösung relativ ist, dann die Auflösungsehr viel besser. Je länger die Flugstrecke ist, desto länger ist die Flugzeit.Und wie gesagt, den Impuls habe ich schon bestimmt über die Krümmung im Magnetfeld.Und jetzt habe ich noch die Geschwindigkeit gemessen durch eine Flugzeitmessung.Und Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit im Klassischen.Das heißt, wenn ich Impuls und Geschwindigkeit bestimme, weiß ich,welche Masse das Teilchen hat. Und bei Teilchen ist es so.Die haben eine ganz bestimmte Masse, die sich auch nie ändert.Das ist also ein Fingerabdruck für ein Teilchen, welche Masse das hat.Du und ich, unser Gewicht ändert sich im Laufe unseres Lebens,aber für ein Teilchen ist das immer gleich.Und das heißt, wenn ich die Teilchenmasse kenne, weiß ich, welches Teilchendas ist. Dann weiß ich, war es ein Proton, war es ein Pion oder sonst was.
Tim Pritlove
Und was kann man der Bahn ansehen dann?
Kai Schweda
Den Impuls. Damit misst man den Impuls.
Tim Pritlove
Aber letzten Endes Ziel ist eigentlich nur die Masse, also anhand der Bahn,weil man dann Bahn und Impuls auseinander halten kann, also Zeit und Impulsauseinander halten kann, kommt man auf die Masse und damit weiß man welches Teilchen es ist.Das ist also letzten Endes die einzige Information, die ich gewinne,welche Teilchen entstehen.Wo die dann lang fliegen ist eigentlich gar nicht interessant,weil das nur das Hilfsmittel ist, um rauszufinden, worum es sich handelt.
Kai Schweda
Nein, das ist der erste Schritt. Ich bestimme ja das Teilchen,den Impuls und auch die Richtung. Ich bestimme die Pulsrichtung,also nicht nur die Größe. Ein Puls ist ja ein Vektor, der hat drei Richtungen.Also ich weiß auch, in welche Richtung das Teilchen geflogen ist von seiner Entstehung aus.Also kinematisch habe ich dann das Teilchen vollständig bestimmt.Ich weiß genau den Impuls und was es ist, was für ein Teilchen es ist.Und dann kann ich bei diesen 20.000 Teilchen, die bei uns in der Kollision entstehen,kann ich das mit anderen Teilchen korrelieren.Ich kann die gesamte kinematische Information benutzen und dann eben Korrelationzwischen einem und weiteren Teilchen bestimmen und dann zum Beispiel die Wechselwirkungzwischen diesen beiden Teilchen studieren.Das ist ganz wichtig, um Neutronensterne zu verstehen.Ich kann dann die Wechselwirkung, die starke Wechselwirkung zwischen diesenbeiden Teilchen untersuchen.
Tim Pritlove
Okay, zu den wissenschaftlichen Auswertungen oder den Schlussfolgerungen kommenwir vielleicht noch dazu.Aber wir haben ja jetzt wie viele Zentimeter an Technologie gerade jetzt beschrieben von innen?
Kai Schweda
Von innen haben wir zunächst das Strahlrohr, das kommt so nach zwei Zentimeternoder 1,8 Zentimetern Flugrichtung in radiale Richtung.Dann kommt der Silizium-Detektor, da bin ich bei etwa 70 cm Entfernung vom Kollisionsvertex.Und dann kommt, salopp gesagt, eine große Tonne, das ist unsere Zeitprojektionskammer,und die ist mit Gas gefüllt. Also die hat eine sehr, sehr geringe Dichte, das ist der Grund.Ein Gas hat ungefähr 100 bis 1000 Mal weniger Dichte und damit Material alsein Festkörper, als Silizium.Und diese Tonne geht von 80 cm Radius bis 2,50 m.Also das ist der radiale Abmessung, das heißt diese Zeitprojektionskammer hateinen Durchmesser von fünf Metern.
Tim Pritlove
Was ist da für ein Gas drin?
Kai Schweda
Da ist ein Edelgas drin, das haben alle Gasdetektoren. Das heißt in diesem Gaspassiert etwas sehr ähnliches wie im Siliziumdetektor.Das geladene Teilchen fliegt durch dieses Gas und knockt da Elektronen aus dem Edelgas raus.Das heißt, da entstehen freie Ladungsträger, die Elektronen,und die werden mit einem elektrischen Feld abgesaugt.Da legen wir 100.000 Volt an und dann driften diese Elektronen in Richtung derEndkappe von unserer großen Tonne.Und durch den Auftreffpunkt wissen wir schon wieder die X- und Y-Koordinate.
Tim Pritlove
Das heißt, nachdem man so die ursprüngliche Ableitung,die durch dieses am Zentrum des Detektors befindlichen Magnetfelds beobachten kann,dann fliegt es mehr oder weniger gerade weiter und innerhalb dieser Time ProjectionChamber heißt es glaube ich, TPC, geht es eigentlich nur darum,eine gerade Flugrichtung, weil dann wird es ja nicht mehr weiter abgelenkt,dann fliegt es einfach gerade aus?
Kai Schweda
Ich habe nicht dazu gesagt. Unser gesamter Detektor steckt in einem riesigenMagneten, das ist der größte warmleitende Magnet der Welt. Das heißt auch inder Zeitprojektionskammer ist ein Magnetfeld.
Tim Pritlove
Okay.
Kai Schweda
Ja, also wir haben einen Solenoiden, das heißt eine Spule,wenn ich einfach eine Spule wickele mit vielen, vielen Windungen und lege dannStrom an, dann habe ich im Spulen, innerhalb der Spule ein sehr homogenes Magnetfeld,das entlang der Spulenachse geht.Und so ist auch unser Magnet gebaut. Das ist ein Solenoid. Also ich habe eineriesige Kupferspule und die erzeugt ein Magnetfeld, das entlang der Strahlachse geht.Und in diesem riesigen Magnet befinden sich alle unsere Detektoren.Und das macht das große Gewicht aus von ALICE, das sind ungefähr 10.000 Tonnen.Das ist einfach der Stahl aus dem Rückflussjoch des Magneten.Der Magnet wiegt 10.000 Tonnen.
Tim Pritlove
Okay, aber ich als kollidierendes Teilchen bin ja sozusagen immer noch auf meinemWeg von der Mitte nach wo auch immer es mich leitet.Ich bin jetzt also sozusagen von diesen inneren Magnetfeldern nach der Kollision abgelenkt worden,habe diverse Schichten Siliziumfolie sehr dünn durchschlagen,dabei meine Spur hinterlassen sozusagen gesagt,wo ich jetzt lang geflogen bin und letzten Endes habe ich mich dadurch auchschon verraten, was ich eigentlich bin und jetzt fliege ich irgendwie weiterdurch diese Time Projection Chamber, die diese Gas gefüllte Kugel?Zylinder. Und ein Zylinder drumherum,also auf jeden Fall habe ich jetzt noch mal ein paar Meter vor mir durch Gasund was genau kann man da messen?Also misst man nur wo es auftrifft letzten Endes am Ende dieser Kammer oderist das schon auch eine Beobachtung innerhalb des Weges dort?
Kai Schweda
Ja, also wir sind immer noch im Magnetfeld. Ich bin immer noch auf einer gekrümmtenSpur und ich messe 159 Punkte entlang dieser Spur in diesem Gas.
Tim Pritlove
Aber wie kann man denn in dem Gas was messen? Da gibt es doch keine Drähte.
Kai Schweda
Ganz genau. Das ist der große Vorteil von der Zeitprojektionskammer.Ich habe da auch keine toten Zonen. Ich bin aktiv im gesamten Gas.Also noch mal das geladene Teilchen geht durchs Gas, ionisiert diese Gasatome,also schlägt Elektronen raus, entlang seiner Teilchenspuren.Jetzt habe ich entlang dieser Spur überall Elektronen.Jetzt lege ich ein elektrisches Feld an und zwar auch wieder in Richtung derStrahlaxe. Das heißt, diese Teilchenspur wird dann, diese Elektronen werdendann Richtung Endkappe beschleunigt.Das ist so, wie wenn ich in den Himmel schaue und sehe ein Flugzeug,ein schweres Flugzeug mit Jetantrieb.Dann kann ich gucken, im Himmel habe ich Kondensstreifen. Und auch wenn dasFlugzeug schon lange weg ist, kann ich immer noch sagen, welchen Weg das Flugzeuggenommen hat, indem ich den Kondensstreifen anschaue. Und bei uns im Detektorgasist das die Ionisationsspur.Das ist einfach diese Wolke von Elektronen, die entlang der teilschen Spuren entstehen.Und jetzt kann ich da natürlich nicht mit dem Auge reingucken.Ich nehme ein elektrisches Feld und die Elektronen werden dann in Richtung Endkappe.Die gesamten Elektronen entlang der teilschen Spur werden in Richtung meinerEndkappe über eine Distanz von 2,50 Meter transportiert und kommen dann an der Endkappe an.Und da habe ich dann wieder Auslesesegmente, die eben diese auftreffenden Elektronendetektieren und das ist segmentiert in der Art und Weise,dass ich eben an dieser Endkabel 100 bis zu 159 Segmente habe,die diese ankommenden Elektronen detektieren.
Tim Pritlove
Erklärt für mich auch gerade so ein bisschen wieder mal, warum einfach dieseenormen Beschleunigungen eigentlich erforderlich sind,damit halt auch noch diese rausgesprengten Teilchen am Schluss so viel Alarmmachen können, dass sie irgendwie über so über Meter hinweg so viel Nebenwirkungenerzeugen, dass man die sogar noch messen kann.
Kai Schweda
Um genau zu sein, passiert mit den Elektronen gar nichts. Die werden nur transportiertvon ihrer Entstehung bis an die Endkappe. Sonst passiert mit den Elektronen nichts.
Tim Pritlove
Ja gut, aber sie müssen ja auch erst mal freigeschlagen werden.
Kai Schweda
Das macht das Teilchen.
Tim Pritlove
Das macht das Teilchen. Dazu muss das Teilchen aber auch ordentlich Performance am Start haben.
Kai Schweda
Ja, wenn man jetzt so schaut, aus der Schule kennt man das vielleicht,um ein Elektron abzulösen von einem Atom, braucht man die Größenordnung,Unsere Einheit ist Elektronenvolt, braucht man in Größenordnung paar Kilo Elektronenvolt.Unsere Teilchen haben Milliarden Elektronenvolt. Also der Energieverlust,den die Teilchen erleiden, indem sie Elektronen rausschrauben, ist minimal.Den kann man fast vernachlässigen. Das heißt, wir kriegen also primäre Elektronen,die kommen aus der Ionisation des Gases, durch das ursprüngliche Teilchen.Die müssen wir dann noch verstärken und das passiert an den Endkappen.Und da haben wir dann Zeldrähte, wo eben ein sehr starkes, hohes elektrischesFeld erzeugen, dass man so eine Lawine von weiteren Elektronen erzeugen kann.Also die Signalverstärkung passiert erst am Ende.
Tim Pritlove
Und warum ist jetzt diese Kammer so wertvoll und warum ist die noch da?Man hat ja im Prinzip den Weg und die Kurve sozusagen und auch schon die Bestimmung,worum es sich handelt und was der Impuls ist, hat man ja im Prinzip schon.Was ist sozusagen auf diesen zusätzlichen Metern noch der weitere Informationsgewinn?Ändert sich da noch viel dran?
Kai Schweda
Ja, erst mal je länger ich diese Spur verfolge, desto größer ist meine Auflösung,also desto präziser kann ich den Impuls bestimmen.Das ist einfach ein Hebelgesetz, wenn man so will. Je länger der Arm ist,desto stärker meine Kraft und genauso ist das bei einer Teilchenspur.Die Zeitprojektionskammer misst Spuren über eine Länge von 2,50 Meter.Der Siliziumdetektor nur über eine Länge von 70 Zentimetern maximal.Und das führt zu einer sehr, sehr viel besseren Impulsauflösung,zumindest mit dem Detektor, den wir bisher die letzten zehn Jahre benutzt haben,also dem Siliziumdetektor.Und dann ist eine Zeitprojektionskammer. Wir haben ja sehr hohe Teilchenmultiplizitäten.Wir haben eine sehr hohe Anzahl von geladenen Teilchen im Detektor in diesemPlei-Plei-Kollision. Und da ist eine Zeitprojektionskammer unschlagbar.Die kann das am allerbesten solche hohen Multiplizitäten auflösen.Wir messen, wir meisen jedes einzelne Teilchen nach und wir sagen auch bei jedemeinzelnen Teilchen, was für ein Teilchen das ist. Und das kann am allerbesteneine Zeitprojektionskammer.
Tim Pritlove
Und das tut man für wie viele Teilchen bei so einer Kollision, wie oft pro Sekunde?
Kai Schweda
Also wir haben bis zu 20.000 Teilchen pro Kollision.Und jetzt nach unserem, wir hatten ja zwei Jahre lang Strahlpause am Large HadronCollider, seit einem Jahr, seit letztem Jahr messen wir wieder.Wir haben quasi einen brandneuen Detektor. Die Zeitprojektionskammer ist noch da als Gasvolumen.Aber die gesamte Auslese an den Endkappen, was praktisch 90 Prozent der Arbeitist, die haben wir komplett erneuert mit einer sehr viel schnelleren Auslese,weil wir jetzt dieses Jahr kriegen wir die ersten Bleikollisionen bei hoher Rate.Wir werden diese bis zu 20.000 Teilchen 50.000,mal in der Sekunde kollidieren, zwei Bleikerne im Detektor.Also es sind gigantische Kollisionsraten für uns und da entstehen auch gigantische Datenvolumen.
Tim Pritlove
Was kommt da für ein Datenstrom raus?
Kai Schweda
Das ist der Nachteil bei einer Zeitprojektionskammer, die spuckt sehr,sehr viel Daten aus. Das Datenvolumen ist enorm groß, das macht über 90 Prozentunseres Datenvolumens aus und die wird liefern 3.500,Gigabyte pro Sekunde und das 24 Stunden am Tag. 3.500 Gigabyte?Ja, das sind 3,5 Terabyte pro Sekunde.3.500 Gigabyte sind 3,5 Terabyte pro Sekunde und wenn wir das einen Monat laufen lassen,haben wir eine Disk, wo wir die Daten speichern und ein Jahr behalten könnenund die ist 100 Petabyte groß, also 100.000 Terabyte.
Tim Pritlove
Ok und eine Datenrate von 35 Terabit pro Sekunde. Das ist schon ganz ordentlich.Da braucht man eine amtliche Netzwerktechnik auf jeden Fall.
Kai Schweda
Terabyte. Wir haben Terabyte.
Tim Pritlove
Ja ich hab's auf Bit hochgerechnet, weil das ist ja für Übertragung meistens so die eine.Also auf jeden Fall eine Menge, also sozusagen viele Festplatten pro Sekunde.Also es ist so als ob da die ganze Zeit jemand mit Festplatten durch die Gegend fährt.
Kai Schweda
Also ich habe mal geschaut, wenn ich sehe was der Datenstrom in ganz Europaist von 500 Millionen Menschen, das ist weniger.
Tim Pritlove
Im Internet?
Kai Schweda
Ich glaube da sind alle Sachen dabei, Datastreaming, E-Mail, Internet.
Tim Pritlove
Aber was sozusagen über das Internet geht.
Kai Schweda
Ja und unser Detektor spuckt da mehr Daten aus. Das heißt wir können das auchnicht irgendwo hinschicken und analysieren.Deshalb haben wir bei Alice ein Computerzentrum, eine Compute Farm aufgebaut,die diese Daten analysiert.Wie gesagt die kommen vom Detektor schon digital.Das heißt wir haben keinen Informationsverlust, keinen Qualitätsverlust im Signalund diese 3500 Gigabyte pro Sekunde reduzieren wir schon in Echtzeit,also während wir den Detektor betreiben auf 100 Gigabyte pro Sekunde und dieschreiben wir dann auf Disk.Was wir auf Disk rausschreiben ist ein Faktor fast 40 weniger.
Tim Pritlove
Ja klar, also wenn man da keine Kompression machen würde, aber das lässt sichglaube ich ganz gut komprimieren dann auch so das Material.
Kai Schweda
Also wir haben zur Kompression, das ist weitgehend eine verlustfreie Datenkompression,haben wir 50.000 CPUs, Prozessoren und 2000 grafische Prozessoreinheiten, also GPUs.Also das was mein Sohn in der Playstation hat, das sind schon sehr gute Grafikkarten,die eben sehr schnell rechnen müssen, weil sie eben diese sehr aufwendige Grafik rechnen können.Das heißt, die können sehr gut parallel rechnen, also mehrere Rechenschnittein einem Durchgang machen und unsere sind also noch ein bisschen besser,aber von den gleichen Anbietern, die auch Spiele, PCs herstellen.Und davon haben wir 2000. Und die machen diese Datenreduktion speziell für dieZeitprojektionskammer.
Tim Pritlove
Wenn ich jetzt richtig gerechnet habe, sind wir jetzt 5 Meter vom Kollisionsortweg, fehlen ja noch ein paar Meter.War es das schon mit der Detektion oder wird noch darüber hinaus auch noch detektiert?
Kai Schweda
Okay, also wir dürfen nicht Durchmesser und Radius verwechseln.Das habe ich vorhin schon gemacht.
Tim Pritlove
Durchmesser habe ich gesagt.
Kai Schweda
Also das Teilchen hat jetzt 2,50 Meter hinter sich, das heißt es verlässt dieZeitprojektionsgraden.Dann kommt ein Detektor, der kam ein bisschen später,also ein Subdetektor, ein Teil von ALICE, den haben wir ein bisschen spätereingebaut und der kann ganz besonders Elektronen identifizieren über einen bestimmtenphysikalischen Effekt, wir nennen das Übergangsstrahlung.Da nimmt man einfach ein Medium, das zwei verschiedene Dielektrizitätskonstantenhat, Das ist das Epsilon-R, wenn man das in der Schule mit dem Plattenkandensator rechnet.Auf jeden Fall tut dieser Detektor besonders Elektronen gut selektieren.Die meisten Teilchen sind stark wechselwirkende, das sind die Pionen und wie sie alle heißen.Und diese nicht stark wechselwirkenden Teilchen, wie das Elektron oder das Myon,das ist ja ein schweres Elektron, das ist zweieinhalb mal schwerer als ein Elektron,die werden nur sehr selten erzeugt und die will man rauspicken.Die würde man eben selektieren und das kann dieser Detektor,der dann bei 3,50 Meter Radius kommt.Oder 2,90 Meter bis 3,50 Meter.
Tim Pritlove
Warum will man die rauspicken, weil die so selten sind?
Kai Schweda
Die sind selten und die meisten Teilchen, wir messen ja keine freien Quarks,wir messen auch viele Teilchen,die sind so kurzlebig, die werden in der Kollision erzeugt.Sind die langlebigen Pionen, K und Protonen und dann noch Elektronomie und dasist im Wesentlichen, was man sieht im Detektor.Und alles andere zerfallen, zum Beispiel auch Teilchen, die diese schweren Quarkstragen, die Charm-Quarks und Beauty-Quarks und die zerfallen mit einer bestimmtenWahrscheinlichkeit in Elektronen oder Elektronen-Positron-Paare.Und wenn man jetzt Elektronen und Positronen selektieren kann,kann man diese Mutterteilchen wieder rekonstruieren.Genau aus dem Grund, weil wir alles, was wir mit dem Detektor messen,kinematisch vollständig bestimmen.Und das sind besondere Proben für das Quark-Klone-Plasma. Daraus kann ich waslernen, welche Eigenschaften dieses Quark-Klone-Plasma hat.
Tim Pritlove
Okay, das heißt wir sind jetzt über die 2,50 Meter. Jetzt bin ich wieder beimRadius. Wie weit hinaus?
Kai Schweda
Jetzt kommt der Übergangsstrahlungsdetektor. Der geht von 2,70 bis 3 Meter unddann schließt sich dieser Flugzeitdetektor an.Also der sagt dann nur noch, aha ich habe ein Teilchen gesehen und macht alsonur noch eine Zeitinformation, wenn ich bei 3,70 Meter in diesen Flugzeugdetektoreinschlage, bei Radius 3,70 Meter.Ich glaube jetzt habe ich auch ein bisschen die Zahlen durcheinander gemacht.Der Flugzeugdetektor ist bei 3,70 bis 3,90 Meter.Der liefert ein sehr genaues Zeitsignal und das kann ich der Teilchenspur zuordnenund weiß ich, aha dieses Teilchen, das sich auf den Weg gemacht hat,ist nach dieser Zeit in meinem Flugzeugdetektor angekommen, bei einem Radius von 3,70 Meter.Ich muss natürlich die Krümmung im Magnetfeld berücksichtigen,aber ich kenne praktisch die Länge, die Flugzeit, den Weg, den das Teilchengenommen hat, kenne ich dann sehr genau.Also den Flugweg und die Flugzeit und dann kenne ich die Geschwindigkeit unddann weiß ich, wer es war.
Tim Pritlove
Da weiß man, womit man es zu tun hat.
Kai Schweda
Ganz genau.
Tim Pritlove
Okay, da hab ich gleich noch ein paar Fragen zu den Erwartungen,aber ich würde gerne noch die Technik fertig bekommen,weil das ganze ist ja nach so einem Zwiebelschalen-System aufgebaut,also man hat einfach in der Mitte die inneren Spurdetektoren,diese Time-Projection-Chamber drumherum und diese weiteren Kaskaden,die jetzt eben sich nicht mehr um die Spur kümmern, sondern sozusagen nur noch das Timing erfassen.Und überhaupt sagen, wenn ich jetzt hier noch was detektiere,dann handelt es sich eben auch um wirklich interessante Teilchen.Gibt es noch weitere Detektoren oder war es das jetzt?
Kai Schweda
Ja, vielleicht hätten wir damit anfangen sollen. Zunächst macht man im Innereneine Spurrekonstruktion, genau wie du sagst. Und dann sind wir fertig.Also wir haben Silizium, wir haben die gasgefüllte Kammer, wir haben den Übergangsstrahlungdetektorund dann den Flugzeitdetektor.Damit ist die Teilchenspurrekonstruktion beendet. Und danach schließt sich dannein elektromagnetisches Kalorimeter an.Das heißt, wenn ich sehr, sehr hoch energetische Teilchen habe,Unser Magnetfeld ist nicht besonders hoch, ein halbes Tesla.Also sehr viel stärker als das Erdmagnetfeld, aber wenn du schaust,wenn nachher die Leute kommen von Atlas, die haben viel stärkere Magnetfelder.Das heißt, je höher mein Impuls ist vom Teilchen oder die Energie,desto weniger ist die Spur gekrümmt und irgendwann wird die ganz gerade unddann kann ich das gar nicht mehr unterscheiden. Ist das jetzt eine gerade Spuroder ist da noch eine Krümmung drin?Und dann hört irgendwann meine Spurrekonstruktion auf. Ich kann natürlich dieSpur immer noch rekonstruieren, aber ich weiß nichts mehr über den Impuls,weil ich keine Krümmung mehr feststellen kann. Also keinen Unterschied von einer geraden Spur.Und dann baut man einen Kalorimeter. Kalorimeter heißt, ich deponiere die gesamteTeilchenenergie in diesem Detektorteil und weiß dann die Gesamtenergie.Also ein Kalorimeter misst immer die Gesamtenergie von einem Teilchen.
Tim Pritlove
Und damit beende ich sozusagen auch den Flug.
Kai Schweda
Das war es. Da ist das Teilchen, das ist das Ende.
Tim Pritlove
Okay, es versackt im Kalorimeter und dann weise ich aber sozusagen die Restenergieoder eigentlich überhaupt die Energie, weil bisher nicht so richtig viel Energieeingebüßt wurde durch die ganzen Spurbeobachtungen.
Kai Schweda
Ganz genau.
Tim Pritlove
Und die misst man dann in was? In Kalorien?
Kai Schweda
In der Teilchenphysikschule ist alles in Energie.
Tim Pritlove
Alles.
Kai Schweda
Energie ist ein Elektronenvolt. Elektronenvolt kennen wir aus der Schule.Wenn ich einen Plattenkondensator habe, der macht ein elektrisches Feld, also Plus und Minus.Und da habe ich einen Volt und da läuft ein Elektron durch, hat danach das Elektron,die kinetische Energie von einem Elektronenvolt.Und wir messen alle Energien in Elektronenvolt oder eigentlich in Gigaelektronenvolt.Das ist so die natürliche Einheit. Milliarden Elektronenvolt.
Tim Pritlove
Okay, und wie viel Elektronenvolt haben die Teilchen, die jetzt da in dieseKalorimeter einschlagen?
Kai Schweda
Ein paar wenige Gigaelektronenvolt bis 100 GV vielleicht.Man kann das auch, das Higgs-Teilchen, das messen wir nicht,aber das Higgs-Teilchen wiegt 125 Gigaelektronenvolt.Das Proton wiegt etwa 1 Gigaelektronenvolt. Also das Higgs ist 125 mal schwerer als das Proton.Wenn das in zwei Photonen zerfällt, haben diese Photonen jeweils 65 GeV, Gigaelektronenvolt.Also ein paar Zig bis ein paar hundert Giga-Milliarden Elektronenvolt.
Tim Pritlove
Okay, das heißt diese ganzen Kalorimeter sind dann auch das Ende des Detektors.Das heißt die sind dann auch erst bei 16 Meter Durchmesser.
Kai Schweda
Ja, ganz genau.
Tim Pritlove
Okay, also nach 8 Metern sozusagen wird die Energie gemessen und dann ist dieDetektion abgeschlossen.
Kai Schweda
Noch nicht. Da gibt es noch die einzigen Teilchen, die noch durchkommen,sind die Myonen, die schweren Elektroden.Die deponieren eben ihre Energie nicht in einem Kalorimeter.Die gehen quasi durch alles durch. Man kann die Spur sehen durch den Siliziendetektor,durch die Zeitprojektionskammer.Die machen ein Signal im Flugzeitdetektor und die werden nicht im Kalorimetergestoppt. Das liegt einfach daran, dass die so hohe Masse haben.Die sind nicht stark wechselwirkend, die werden also nicht in einem hadronischen Kalorimeter gestoppt.Die sind zwar Leptonen, aber dadurch, dass die so viel Masse haben,das Elektron macht dem elektromagnetischen Kalorimeter Bremsstrahlung.Und die Bremsstrahlungsphotonen machen dann wieder Elektronen-Positron-Paareund die Elektronen-Positron-Paare machen wieder Bremsstrahlung.Und so geht das unendlich weiter.Es bildet sich also ein Schauer, das ist ein elektromagnetischer Schauer,aus Bremsstrahlungsphotonen und Elektronen-Positronen.Das Myon macht das nicht, weil das so viel schwerer ist. Das heißt, das geht einfach durch.Wir sehen sogar Myonen von der kosmischen Strahlung bei uns im ALICE,obwohl wir von 30 Metern Fels geschützt sind vor der kosmischen Strahlung.Also die Elektronen gehen durch alles durch und wir haben speziell jetzt nichtin dieser Zylindergeometrie, also senkrig zur Strahlaxe, aber parallel zur Strahlaxeoder unter Vorwärtswinkeln haben wir noch einen Myon-Spektrometer.Da machen wir genau das gleiche. Da steckt ein sieben Meter langer Absorberaus Eisen und Stahl und der filtert alles raus.Nur die Myonen kommen hinten an und dann stellt man da ein paar Kammern auf,die eben die Teilchenspuren messen. Und dann weiß ich, da können nur Myonen durchgekommen sein.
Tim Pritlove
Sind diese Myonen jetzt eher selten oder ist das so ein ganz normales Abfallproduktbei dem, was da passiert?
Kai Schweda
Nein, nichts ist Abfall. Das ist alles Signal. Wie gesagt, es gibt besondereTeilchen, die schwere Quarks tragen und die zerfallen gerne in Elektronenpaare,Elektronenpositonpaare oder Paare von positiven und negativen Myonen.Und die möchte ich rekonstruieren, weil das ganz spezielle Sonden sind.Schwere Quarks sind ganz besondere Sonden für unser Quark-Klon-Plasma.
Tim Pritlove
So jetzt ist ja Sinn und Aufgabe des Detektors ist jetzt primär diese Blei-Ionen-Kollisionen zu beobachten.Das heißt mal salopp formuliert passiert ja da immer das gleiche.
Kai Schweda
Jede Kollision ist einzigartig.
Tim Pritlove
Okay, gut. Darauf wollte ich hinaus. Aber man tut eigentlich immer das gleicheund man kriegt immer wieder andere Ergebnisse.
Kai Schweda
Das Signal ist ein anderes. Und genau,zum Beispiel wir brauchen ein paar zigtausend Blei-Blei-Kollisionen,Ob das da mal ein Teilchen rauskommt, das aus zwei schweren Quarks besteht unddann noch zerfällt in ein Elektron-Bosyton-Paar zum Beispiel.Und die gilt es zu selektieren. Das heißt wir bauen einen Trigger.Wir triggern auf ein ganz spezielles Ereignis, das nur sehr selten passiert.
Tim Pritlove
Und das ist ja sozusagen das Ding. Also es geht ja hier um Wahrscheinlichkeiten.Also jetzt könnte man sagen okay no two collisions are the same.Also obwohl wir eigentlich im Prinzip immer dasselbe tun, mit derselben Apparaturmessen, messen wir eigentlich jedes mal ein komplett anderes Gesamtergebnis.Also vielleicht nicht komplett anders, sondern es ist vielleicht in seiner Strukturähnlich, aber so im Detail.Mal wird von dem einen Teilchen mehr erzeugt, mal weniger, mal vielleicht überhauptnicht. Auf einmal sind es ganz viele.Und der eigentliche Wert entsteht dadurch, dass man eben sehr oft,sehr lange das macht, alle Daten aufnimmt und sich es danach anschaut,wie denn jetzt die tatsächliche Verteilung ist.Weil wir im Prinzip ja generell immer nur alles über Wahrscheinlichkeiten überhaupterfassen können auf dieser Quantenebene, in der halt alles nicht klar bestimmt ist.Da heißt es ja nicht, wenn das kommt, passiert das, sondern das passiert miteiner bestimmten Wahrscheinlichkeit.
Kai Schweda
Also es ist sehr klar bestimmt. Ich muss da widersprechen. Die Wahrscheinlichkeitensind sehr klar bestimmt. Also ich kann genau bestimmen, wie groß die Wahrscheinlichkeitist, nur das einzelne Event ist unbestimmt.
Tim Pritlove
Das wollte ich damit zum Ausdruck bringen, ja.
Kai Schweda
Ja, das unterliegt einer Wahrscheinlichkeit. Aber auch in der Quantenmechanikkann ich diese Wahrscheinlichkeiten sehr präzise ausrechnen.
Tim Pritlove
Also genau, man kann dann die Wahrscheinlichkeiten ausrechnen,aber man weiß halt nicht vor einer Kollision, was jetzt gerade dran ist.
Kai Schweda
Ganz genau.
Tim Pritlove
Also das ist sozusagen das Unbestimmte, nur bestimmt wird es eben über die Beobachtung,über die Zeit dadurch, dass ich sagen kann, okay, wir haben uns das jetzt irgendwieangeschaut und diese Konstellation entsteht mit der Wahrscheinlichkeit und dieseKonstellation entsteht mit der Wahrscheinlichkeit und damit erforsche ich quasidas Wesen dessen, was ich beobachte.Okay, ich habe das halbwegs verstanden, glaube ich, hoffe ich.Bis zum nächsten Mal.Upgrades hat denn jetzt ALICE, das haben wir ja gerade gehört,da wird immer wieder was ausgetauscht.Wie sehr ähnelt denn ALICE nach seiner ursprünglichen Version?Wie oft werden denn dort technische Änderungen vorgenommen?
Kai Schweda
Ja, das ist eine gute Frage. Also schon vor 30 Jahren war schnell klar,habe ich erzählt, dass man ein relativ schwaches, aber großvolumiges Magnetfeldbraucht. Das haben wir. Das haben wir sogar geerbt vom Vorgängerexperiment.Da haben wir Kosten gespart. Und dass das zentrale, das Herzstück eine Zeitproduktionskammerist, das hat sich auch nicht geändert. Das ist im ersten Design drin.Und dass man bei inneren Radien einen Silizium-Detektor hat,auch das hat sich nicht geändert.Und dann, das war sehr schnell klar, dass man den Doktor so bauen muss,um das die Ziele zu erreichen, die man hat.Dann das erste Upgrade war, der Myon-Arm kam später hinzu, das war aber,das muss ich erzählen, 1993 hat dann sich eine sogenannte Proto-Kollaboration geformt.Das waren also eine Reihe von Wissenschaftlern, die haben gesagt,wir studieren das, wir untersuchen, welchen Detektor wir brauchen und kamendann sehr schnell mit diesem Konzept von einem solenoiden Magneten in der Zeitprojektionskammerund einem inneren Siliziumdetektor und hat dann im Jahr 1993 einen Lettow-Intent vorgestellt,also die Absicht, so einen Detektor zu bauen, um diese Physik des Quark-Clone-Plasmaszu adressieren am Large Hadron Collider, in dem man das ausnutzt,dass da auch Bleikerne beschleunigt werden können.Und das wird begutachtet. Es gibt ein Komitee, das ist das LHC-Komitee,LHCC, und das besteht aus Experten und die schauen sich an,diese Vorschläge, die Gruppen machen, welche Direktoren gebaut werden sollenund dieses Das Komitee berät direkt den Generaldirektor oder die Generaldirektoren am CERN.Und die haben eben diesen Letter of Intent, den wir am 1.März 1993 eingereicht haben, gesagt, okay, das finden wir gut,macht weiter. Also wir haben eine positive Bewertung bekommen.Und dann kam 1995 der Muonarm dazu.Das waren eben Leute, die schon früher am CERN, am kleineren Beschleuniger,am SPS, am Superproton-Synchrotron, Muon nachgewiesen haben,eben genau um den Zerfall von Teilchen mit schweren Quarks.Und die haben gesagt, wir machen da auch mit, wir bringen einen neuen Detektormit, wir wollen einen neuen Detektor bauen, die sind Myonarm.Das war also das erste Upgrade sozusagen 1995, das war aber weit vor der ersten Konstruktion.Dann kam, ich glaube, der erste, das ist fair zu sagen, der erste Upgrade-Detektorwar dieser Übergangsstrahlungsdetektor,das ist ein Beitrag der deutschen Gemeinschaft und anderen Ländern,Russland und Rumänien, die dann gesagt haben, okay, zwischen der Zeitprojektionskammerund dem Flugzeitdetektor, da ist noch eine Lücke, radial, Und da bauen wir diesenÜbergangsstrahlungsdetektor ein, dass wir diese Elektronen und Positronen selektieren können.Den haben wir 2008 eingebaut, also die ganze Konstruktion.Das war noch mit der Konstruktion des ersten Detektors.Und was wir jetzt gemacht haben, das war im Jahr 2019, 2021,war eine lange Betriebspause des Large Hadron Colliders. Da wurde auch der Beschleunigerkonsolidiert, das heißt verbessert.Dinge, die nicht so gut funktioniert haben, wurden verbessert.Es wurden neue Instrumente eingebaut.Das kann wahrscheinlich der Manfred Kramer dir besser erzählen.Diese zweieinhalb Jahre haben wir genutzt, um unseren Detektor massiv zu erneuern.Wir haben den gesamten Silicon Detektor komplett rausgenommen und haben jetztdiesen hochgranularen Pixel-7-lagigen Pixeldetektor eingebaut.Wir haben die Zeitprojektionskammer, die gesamte Auslöseelektronik erneuert,was 90 Mannjahre an Arbeitsleistung ist.Also wir haben praktisch auch diese Zeitprojektionskammer praktisch neu gebaut.Da ist nur diese mechanische Struktur, die auch das elektrische Feld,diese 100.000 Volt, zur Verfügung stellt, die ist geblieben und die gesamte Elektronik ist neu.Und das ist eben geschuldet, dass es eine neue Technologie gibt für den Silizium-Detektor.Das haben wir entwickelt in ALICE. Das ist der L-Pite Pixel-Chip.Wir mussten die Elektronik verbessern, damit wir diese 50.000 Kollisionen proSekunde mit der Zeitprojektionskammer instand halten können.Es war nicht klar, ob das vor 10, 12 Jahren funktioniert. Das war wirklich einejahrelange Entwicklung von neuer Technologie. Da haben wir ein optimales Setupgefunden, wie wir diese Auslöse bauen können. Und das funktioniert.
Tim Pritlove
Wo wird denn diese Technik entwickelt?
Kai Schweda
In den Labors am CERN, also der Silizium-Detektor wurde ganz entscheidend hieram CERN vorangetrieben.Da gibt es eine Gruppe am CERN und unser vorheriger Spokesperson hat das entscheidend vorangetrieben.Also wenn man Silizium-Technologie macht, das ist mit einem enormen Aufwandverbunden. Da braucht man Reihenräume, da braucht man Maschinen.Also das ist vom personellen und finanziellen Aufwand enorm und das CERN kanndas sehr gut machen. Das hat die richtige Größe.In Deutschland braucht man dann schon die Nationallabors, zum Beispiel die Gesellschaftfür Schwerhörnforschung in Darmstadt, an der ich angestellt bin. Die können das machen.Die Zeitprojektionskammer, das wurde federführend in Deutschland entwickelt,auch von der GSI, von den Universitäten Frankfurt, Heidelberg.Da braucht man Ingenieure, die nicht nur die Elektronik entwickeln,sondern auch die Mechanik und so weiter und so fort. Und auch in Zusammenarbeit mit dem CERN.
Tim Pritlove
Ich glaube das ist auch etwas, was bisher bei den Gesprächen noch gar nichtso klar rausgekommen ist.Man sieht ja hier das CERN so im Wesentlichen als Betriebsort.Aber genau genommen wird ja alles erdacht. Also erstmal dieses,was braucht man eigentlich, wie könnte das funktionieren, welche Technologienbenötigen wir denn dafür und dann müssen diese Technologien halt auch erdachtund quasi erstmal erfunden werden.Und dann ist die Frage, wie viel findet hier statt, wie viel findet woanders statt?Also ist es der Normalfall, dass das alles woanders entwickelt wird und hierwird nur überlegt, was braucht man? Oder findet hier auch konkret Technologiedevelopment statt?
Kai Schweda
Ja wie gesagt, diese Entwicklung von Siliziumdetektoren, das ist ja weltweit führend.Viele, viele Gruppen benutzen jetzt diese Technologie, die wir in ALICE entwickelthaben, in anderen Experimenten oder wollen die verwenden, auch für neue Maschinen in den USA.Wir haben gerade jetzt, gerade in dem Moment, Gäste da aus den USA,die eben genau unsere Silizium-Technologie verwenden wollen.Also das wurde federführend am CERN gemacht, die Zeitproduktionskammer.Da gibt es eine neue Technik, auch die wurde am CERN erfunden.Das sind Gas-Elektron-Vervielfacherfolien, die heißen Gem-Gas-Elektron-Multipliers.Und diese Technologie, da nimmt man eine sehr dünne Folie, bohrt Löcher reinund isoliert die oben und unten und spitzt diese Löcher an. Und in diesen Löchernentstehen sehr hohe Feldstärken.Das ist das Geniale an so einer Gemfolie. Die wurde am CERN erfunden und diehaben uns diese riesigen Folien hergestellt.Die haben Quadratmeter Größe und die haben wir dann benutzt,um unsere Außerelektronik in Deutschland zu bauen. Also es wurde mit Gruppenaus München, Darmstadt und Frankfurt gemacht.Also nicht alles wird am CERN gemacht, aber vieles wird vorangeregtigt am CERN.
Tim Pritlove
Okay. Jetzt stellt sich natürlich die Frage, was kommt bei raus?Also was konnte denn mit Hilfe dieses Detektors und speziell eben dieser Bleikollisionenund sozusagen der Betrachtung dieses Quark-Gluon-Plasmas herausgefunden werden über dieses Plasma?Das ist ja so ein bisschen der Blick in die Zeit des Urknalls,nicht unbedingt davor aber zumindest in dem Moment.Welchen Erkenntnisgewinn konnte man bisher daraus ableiten, was hat sich daraus ergeben?
Kai Schweda
Also die erste Frage, was man sich stellt, wie hoch ist die Temperatur von demDing, von dem Medium, das wir erzeugen?Und die Temperatur kann man messen, indem man sich die Lichtteilchen anschaut, die Sonne.Hat eine Temperatur in der Oberfläche von 6.000 Kelvin, 5.700 Grad Celsius.Und wenn ich einfach das Spektrum des Lichts anschaue, das hier auf der Erdeankommt, kann ich sofort auf die Temperatur der Oberfläche der Sonne schließen.Salopp kann man sagen, man schaut sich das Spektrum, man schaut sich an,wie viel kommt von der Farbe Grün an, wie viel kommt von der Farbe Rot an,wie viel kommt von der Farbe Blau an.Und dann habe ich, was die Physikern Plank-Spektrum nennen.Das hat die meiste Farbe, die die Sonne ausstrahlt, ist tatsächlich grün unddann kann ich sofort, das Planck Spektrum hat nur ein Parameter,das ist die Temperatur, kann ich sofort die Temperatur bestimmen und so machenwir das auch. Jetzt habe ich gesagt, die Sonne ist 6000 Kelvin heiß.Unser Medium ist 2 Billionen Kelvin oder Grad Celsius heiß.Das heißt, diese Wellenlänge verschiebt sich von dem optischen Spektrum,das unsere Sonne aussendet, in die harte Röntgenstrahlung.Also diese Photonen, die Lichtteilchen, die haben Milliarden von Elektronenvolt.Unser optisches Licht hat einen Elektronenvolt etwa.Und wenn man dieses Photon nachweist, also dieses Licht, das von der elektromagnetischenStrahlung des Quarkplasmas kommt, dann kann man die Temperatur bestimmen.Wir haben eine erste Messung, die ist noch nicht besonders genau.Wie gesagt, diese Photonen und Elektronen, das sind ganz seltene Teilchen,die muss ich da rauspicken auspicken, aus meinen zigtausend geladenen Teilchenoder anderen Teilchen, die da entstehen.Und dann gibt es noch andere Untergrundquellen, die auch Elektronen,Positronen oder Photonen erzeugen. Also ich will sagen, das ist eine sehr schwierigeMessung, die sehr aufwendig ist, die sehr lange braucht, weil man sehr langeDaten nehmen muss, um das Signal zu extrahieren.Und da sehen wir, dass wir deutlich drüber sind über dieser Temperatur,die es braucht, um so einen Quarkblumenplasma zu erzeugen.
Tim Pritlove
In dem beobachteten Experiment.
Kai Schweda
Bei Alice.
Tim Pritlove
Also man weiß deswegen, dass da eins ist. Ein Quark, Chlor und Plasma.Das ist das, was einem die Gewissheit gibt?
Kai Schweda
Ja, also Gewissheit.
Tim Pritlove
Das war wieder so ein schlimmes Wort benutzt.
Kai Schweda
Nein, das ist eine gute Frage. Was wir nicht haben ist eine Smoking Gun.Eine Smoking Gun ist, wenn ich einen abschieße und dann raucht mein Colt noch,dann weiß jeder, Der hat es getan.Das gibt es halt bei uns nicht. Und das liegt daran, wir versuchen nicht eineinzelnes Teilchen nachzuweisen, das zu rekonstruieren.Wir haben ein System, das aus sehr, sehr vielen Teilchen besteht,der sich sehr stark ausdehnt, dass der starken Wechselwirk unterliegt.Und da habe ich kollektive Phänomene und es gibt nicht ein einziges Signal,wo dann sofort alles klar ist, sondern man muss das beschreiben,dass das konsistent ist. eine Temperatur, die weit drüber ist.Auch bei den Hadronen können wir die Temperatur nachbestimmen.Wenn ich jetzt das weiterdenke, wenn ich Hadronen messe, also Pion,Proton, Kaon und so weiter, die sollte es ja nicht geben, wenn ich diese kritischeTemperatur überschreite.Die sollten ja alle geschmolzen sein, weil ich da nur noch Quarks und Glon habe.Und genau das beobachten wir. Aber irgendwann hat sich das System so weit ausgedehnt,abgekühlt, dass wieder alles in normale Teilchen zerfällt.Und wir beobachten auch bei den stark wechselwirkenden Teilchen,dass die eben genau diese Grenztemperatur erreichen. Drüber könnten wir sienicht beobachten, weil sie nicht existieren.Also die scheinen genau an der Phasengrenze, wo dieses Quark-Gluon-Plasma sichso stark abgekühlt hat, dass es wieder in normale hadronische Materie zerfällt.Und diese Hadronen, die wir beobachten, haben genau diese Grenztemperatur.Dann sind es andere kollektive Effekte. Wir sehen, wie stark das Medium expandiert.Was eine Entdeckung war, dass die schweren Quarks sehr viel Energie verlieren.Ich habe also eine Farbladung, das ist alles starke Wechselwirkung.Ich habe ein schweres Quark, ein Charmquark, das propagiert in diesem Mediumund das verliert sehr viel Energie.Und das ist heute noch schwierig zu beschreiben für die Theorie,warum so schwere Quarks so viel Energie verloren im Quark-Gluon-Plasma.
Tim Pritlove
Das heißt alles was jetzt hier herausfällt ist quasi Nährboden für Wissenschaftlergruppen,die am Quark-Gluon-Plasma an sich theoretisch und hier sozusagen auch praktisch forschen.
Kai Schweda
Ich denke, es ist fair zu sagen, dass unser Feld sehr stark experimentell getriebenist. Das heißt, es gibt neue Detektor-Technologien, die eben neue,neuartige Messungen ermöglichen.Und die Theorie versucht das zubeschreiben und dann Erkenntnis über das Quark-Lungen-Plasma zu gewinnen.Also das ist anders an der Teilchenphysik. Das Higgs-Boson wurde 48 Jahre vorseiner Entdeckung vorhergesagt.Die Schwierigkeit war, möglichst viel Energie zu haben, einen großen Kollider,der auch dieses Teilchen erzeugen kann. Bei uns ist es, denke ich, eher umgekehrt.Das ist das Experiment, das den Fortschritt vorantreibt.
Tim Pritlove
Weil man jetzt einfach Daten bekommt aus etwas, was sich sonst nicht so ohneweiteres theoretisch beschreiben lässt, weil man es noch gar nicht,sein Wesen noch gar nicht verstanden hat.
Kai Schweda
Ja die Theorie ist eben schwierig. Ich habe versucht das mit der Schneefockezu erklären. Wenn ich ein Einzelsteilchen isoliert betrachte,kann ich das sehr gut beschreiben theoretisch.Ja, also das Quark-Klonen-Plasma ist ein Teil von ALICE. Wir können mit diesenKollisionen viel, viel mehr machen. Das tun wir auch. Das ist eine fantastischeTeilchenquelle, ein Quark-Klonen-Plasma.Da kommen alle möglichen Teilchen raus, die es gibt. Die werden alle thermisch gekocht.Die springen da alle raus. Wir können zum Beispiel auch nach Antimaterie schauen,weil es wird genauso viel, die Energien sind so hoch beim Ladschadon-Kollider,dass wir genauso viel Materie wie Antimaterie erzeugen.Also es gibt aus den Kollisionen kommen genauso viel Proton raus wie Antiprotonund es gibt noch andere Teilchen.Und zum Beispiel Anti-Alpha-Teilchen.Rutherford hat ja damals das Alpha-Teilchen genommen. Das ist ein Heliumkern,zwei Protonen, zwei Neutronen.Und dazu gibt es auch ein Anti-Teilchen, das wurde schon entdeckt.Das besteht aus zwei Antiprotonen, zwei Antineutronen.Und jetzt können wir diese Teilchen untersuchen und schauen,haben die genau die gleiche Masse, das Teilchen und das Antiteilchen.Das ist eine fundamentale Vorhersage von jeder Theorie im Standardmodell derTeilchenphysik, dass Teilchen und Antiteilchen gleich schwer sind und gleiche Lebensdauer haben.Wenn das nicht so wäre, hätten wir eine große Krise in der theoretischen Physik.Also niemand glaubt das.Das heißt aber, wir müssen das testen. Und das können wir in ALICE,wenn wir das testen mit den Daten, die wir jetzt die nächsten zehn Jahre nehmen.Wir nehmen deutlich mehr Daten.Wir haben jetzt letztes Jahr, im ersten Jahr schon in Proton-Proton-Kollisionen,300 Mal mehr Daten aufgezeichnet, als wir die ganzen zehn Jahre davor aufgezeichnet haben.Nur um so einen Geschmack dafürzu kriegen, welche irren Datenraten unser Detektor jetzt verdauen kann.Und da wollen wir zum Beispiel diese Teilchen-Antiteilchen-Symmetrie untersuchenfür Anti-Alpha-Teilchen.
Tim Pritlove
Um diesen permanenten Test des Standardmodells durchzuführen.Passt das Modell eigentlich wirklich so gut wie wir denken oder haben wir irgendwo nochmal einen Flaw?Aber ist schon irgendwas damit bestätigt worden oder ist es sozusagen,es konnte nur bisher nicht widerlegt werden? Wie muss man das so definieren?
Kai Schweda
Niemand erwartet ernsthaft, dass wir jetzt einen Unterschied sehen,aber man soll, Steven Weinberg hat das mal gesagt, den ich sehr verehre,der leider letztes Jahr gestorben ist, ein großer theoretischer Physiker,schauen, wo niemand vorher geschaut hat. Das können wir auch,diese Möglichkeit haben wir in ALICE.Wir haben zum Beispiel das schon gemacht für Deuteron und Helium-3-Kerne.Da haben wir die Teile, ein Deuteron ist ein Proton und ein Neutron und Helium-3ist zwei Antiprotonen und nur ein Antineutron.Da haben wir schon gezeigt, dass wir Massendifferenzen messen können.Mit guter Genauigkeit haben wir das veröffentlicht. Und der nächste Schrittist einfach mit mehr Daten können wir dann zu schwereren Kernen gehen.Also es ist noch nichts, wir haben noch nichts gefunden, das dem Standardmodell widerspricht.Du hättest das in der Zeitung schon oder im Fernsehen gesehen.
Tim Pritlove
Mit Sicherheit. Aber was ist denn schon an Erkenntnissen herausgekommen,wovon ich auch noch nichts mitbekommen habe? Was sind so die grundlegenden Erkenntnisse,die Alice abgeworfen hat?
Kai Schweda
Zum Beispiel die Teilchen haben eine bestimmte Lebensdauer und wir können,weil unser Detektor so präzise ist, zum ersten Mal werden ja alle möglichenTeilchen erzeugt bei uns in dieser Bleiblei-Kollision.Wir können dann Teilchen mit sehr hoher Genauigkeit, deren Masse oder Lebensdauerauch messen. Wir haben jetzt gerade das Lambda-Baryon untersucht.Das ist ein Neutron, wo ich ein leichtes Quark rausnehme und dafür ein bisschenschwereres, das Strange-Quark, reintue.Und diese Lebensdauer hat eine bestimmte experimentelle Präzision und wir habendas um einen Faktor 3 verbessert.Also man weiß jetzt auch dreimal mehr, welche Lebensdauer dieses Lambda Teilchen hat.Das kann man jetzt in einen Kernverband einbauen, in einen Deuteron zum Beispiel.Und da gab es 50 Jahre lang Spekulationen, ob das, wenn das jetzt dieses LambdaBaryon gebunden ist, also ein Neutron mit einem schweren Quark,einem Strange Quark, ob das dann die Lebensdauer beeinflusst.Und da gab es die letzten 50 Jahre viele, viele Experimente,die was gesehen haben, die keinen Unterschied gesehen haben und das haben wirjetzt auch entscheidend beantwortet, die Frage.Dieses Lebensdauer ist die gleiche im Kernverbund von einem Deuteron wie fürein Freies Lambda-Teilchen.Also es sind einfach Präzisionsmessungen, die gehen dann auch in die Bibel derTeilchenphysik ein, weil alle Teilchen, die man kennt, sind gelistet in einem Particle Data Book.Das wird jedes Jahr auf den neuesten Stand gebracht und da haben wir als eineMessung beigetragen, die dreimal genauer ist als alle anderen Experimente zuvor.
Tim Pritlove
Was sind denn jetzt, also das ist natürlich für die Wissenschaft super spannend,solche Detailupdates und so ein permanentes Verbessern eines Verzeichnissesaller wesentlichen Eigenschaften.Was sind so die großen Fragen, die durch die Arbeit mit Alice touchiert werden?
Kai Schweda
Ja, das ist die zugrundelegende Theorie, das ist eine relativistische Quantenfeldtheorie,die die starke Wechselwirkung beschreibt. Die so beschreibt,wie Quarks und Gluten miteinander, sich zueinander verhalten,wie die wechselwirken, das ist die Quanten-Chromodynamik.Es gibt die Quanten-Elektrodynamik, die beschreibt eben die elektromagnetischeWechselwirkung auf dem Quantenniveau und ist relativistisch korrekt.Und so gibt es in der starken Wechselwirkung die Quanten-Chromodynamik.
Tim Pritlove
Da kommt das auch mit der Farbe her, wir haben ja vorhin schon darüber gesprochen,das ist natürlich nicht so, dass wir hier von Farben reden, sondern das istein Bild, um einfach Zusammenhänge dieser Teilchen, also der Wechselwirkungzu beschreiben, also Eigenschaften davon zu beschreiben.Und wahrscheinlich weil mal wieder nichts anderes im Regal zu greifen war,hat man gesagt, dann nehmen wir jetzt einfach Farben und deswegen heißt es auch Chromo.
Kai Schweda
Ganz genau. Also es ist streng genommen die Farbladung, genau wie die elektrischeLadung die Ursache der elektromagnetischen Kraft ist, so ist die Farbladungdie Ursache der Farbladung.
Tim Pritlove
Ja, man hätte jetzt auch ein anderes Bild nehmen können als Farbe,aber das ist es einfach geworden.
Kai Schweda
Ja, aber das weißt du wahrscheinlich, das kommt daher, weil die Quarks in drei,um einen Proton zu machen brauche ich drei Quarks, um einen Neutron zu machenbrauche ich drei Quarks.Da hat man gesagt, also zwei Quarks geht nicht. Es geht ein Quark und ein Antiquark,das heißt diese Farbladung, das Quark hat Rot, Gelb oder Grün,die kann man auch 1, 2, 3 nennen oder wie auch immer, dass die drei Farben imProton, die drei verschiedenen Farben im Proton,Farben, die ein Proton haben kann, müssen sich so addieren, dass es farbneutral ist.
Tim Pritlove
Also rot, grün, blau.
Kai Schweda
Rot, grün, blau, aber eigentlich nach der Farbenlehre ist es nicht rot,grün, blau, sondern rot, gelb, blau oder umgekehrt. Auf jeden Fall hat man das,genau wie du sagst, versucht anschaulich zu machen. Warum habe ich jetzt dreiund nicht zwei oder sieben?Und das kann man mit den Spektralfarben sehr gut erklären, dass dann immer eine weiße Farbe rauskommt.
Tim Pritlove
Ok, aber das ist sozusagen, man will die starke Kernkraft besser verstehen,man weiß die kommen einfach in Dreiergruppen, also muss es dann irgendeinerForm Eigenschaften geben, die dafür sorgen, dass es immer drei sein müssen.
Kai Schweda
Und was wir gut verstehen theoretisch, also nicht ich, sondern meine Freundeaus der Theorie, ist eben, wenn man isolierte Prozesse bei sehr hohen Energienanschaut, dann kann man das sehr genau berechnen.Wir machen eine störungstheoretische Rechnung und kann die Experimente beschreiben.Was wir in ALICE machen, ist, wir gucken uns die Vielteilchenaspekte an.Also nicht ein isoliertes Teilchen, ein isoliertes Quark, sondern sehr,sehr viele Teilchen. Sehr viele Quarks und Gluren in verschiedenen Farben,schwere Quarks, leichte Quarks.Und wir versuchen die Vielteilchenaspekte der starken Wechselwirkung zu untersuchenund experimentell präzise zu bestimmen.Und das ist, was wir noch sehr wenig verstehen, obwohl es da sehr großen Aufwandgibt in der Theorie. Es ist also noch ein recht junges Feld,da kommen wir zurück zu der Schneeflocke.Ich kann die Quantenelektrodynamik nehmen, ich kann damit aber nicht ausrechnen,welche Form eine Schneeflocke hat, weil sehr sehr viele Teilchen daran teilnehmenund dann gibt es auch neue Effekte, die man erst mal so nicht in den elementaren Gleichungen sieht.
Tim Pritlove
Und gibt's hier auch eine Perspektive so die die großen Fragezeichen der Physikin irgendeiner Form zu bespielen,das was so auch die Kosmologie vor allem irre macht mit dunkler Materie und dunkler Energie,also ich meine wenn wir hier mit diesem Quark-Luhren-Plasma sozusagen an der,Ich weiß nicht, ob ich Geburt sagen soll,aber zumindest an diesem Urknall, diesem sehr besonderen Moment,wenn wir da sozusagen in dieser Ursuppe herumforschen, lässt sich daraus irgendetwasableiten für das, was wir heute im All sehen und uns noch nicht erklären können.
Kai Schweda
Ja, alles kann was dazu beitragen und hat beigetragen zur dunklen Materie.Dunkle Materie ist dunkel, das heißt wir sehen sie nicht, die strahlt nichtelektromagnetisch, die sendet kein Licht aus.Und wir wissen nur von ihrer Existenz, weil wir sehen wie die sich gravitativverhält. Also die beeinflusst andere Objekte um sich herum.
Tim Pritlove
Die Menschen sind nur Materie, obwohl wir ja auch nicht sicher sind, ob es welche ist.
Kai Schweda
Also es ist nicht Energie, es ist nicht nur Energie, es ist auch Materie.Aber gut eigentlich wissen wir gar nichts was dunkle Materie ist.
Tim Pritlove
Es tut das, was normalerweise nur Materie tut. Man sieht sie nicht deswegennennt man sie dunkle Materie, aber es könnte sich ja auch herausstellen,dass es was komplett anderes ist, was die Gravitation mit beeinflusst.
Kai Schweda
Ja, also wenn du mich fragst, das ist aber meine persönliche Meinung,dunkle Materie ist eine Umschreibung für unsere komplette Unkenntnis, für was das ist.Ich glaube das ist ganz okay. Es gibt ja auch Leute, die versuchen die Gleichungder Gravitation so zu ändern, dass man gar keinen neuen Materieterm findet,aber das hat eigene Probleme.Also, das Standardmodell der Teilchenphysik, das hat was dazu zu sagen,nicht das Standardmodell, sondern die erste, die minimale supersymmetrische Erweiterung.Das heißt, das hat man ja bevor der LHC angeschaltet wurde, gab es ja großeHoffnung, dass die sogenannte Supersymmetrie verwirklicht ist in der Natur.Das heißt, es gibt also eine Theorie, die sagt, okay, für alle Teilchen,die wir jetzt im Standardmodell haben, gibt es ein korrespondierendes supersymmetrischesTeilchen, das viel schwerer ist. Zum Beispiel gibt es zum Elektron ein s-Elektron.Oder zum Neutrino gibt es ein Neutralino. Also man verdoppelt den Teilchen so,der Elementarteilchen.Die müssen viel schwerer sein, sonst hätten wir sie schon gesehen.Und das war die große Hoffnung, als der Large Hadron Collider losging.Bisher hat man noch keine gesehen.Und ich glaube die Hoffnung ist ein bisschen am schwinden.Deshalb gucken wir trotzdem danach. Und was wir gemacht haben in ALICE ist,wir können dazu einen wichtigen Beitrag liefern.Zum Beispiel das Experiment EMS, das Alpha Magnet Spektrometer,das auf der internationalen Raumstation Daten nimmt.Das guckt zum Beispiel nach Anti-Kernen, zum Beispiel nach Anti-Helium-3-Kernen.Zwei Antiprotonen, ein Antineutron. Und dann ist die Frage, die haben noch keinen,zumindest nicht veröffentlicht, nachgewiesen.Wenn die jetzt Anti-Helium-3 sehen, also ein Anti-Kern, recht schwerer,schwerer als das Proton zum Beispiel. Immer noch ein leichter Kern, okay.Dann ist die Frage, wo kommt das her? Und das könnte zum Beispiel von Prozessenkommen, von einem supersymmetrischen Teilchen, dem Neutralino.Das Neutralino ist elektrisch neutral, nimmt also nicht an der elektromagnetischen Wechselwirkung teil.Es ist das leichteste supersymmetrische Teilchen. Das heißt,alle anderen Teilchen müssen irgendwann in Richtung dieses Neutralinos zerfallen sein.Die wurden am Urknall entdeckt, erzeugt und das Neutralino ist stabil.Das heißt, es kann auch nicht in Standardmodellteilchen zerfallen.Das heißt, wenn es die wirklich gibt und das ist der Ansatz dunkler Materiemit der Teilchenphysik zu erklären, Dann wurden die möglicherweise beim Urknallerzeugt und bevölkern zum Beispiel den Balg unserer Galaxie.Und es stellt sich heraus, die Neutralinos sind auch ihr eigenes Antiteilchen.Das heißt, die zerfallen zwar nicht, wenn ich aber viele Neutralinos habe,kannst du mir noch folgen, dann können die sich miteinander vernichten und würdenauch schwere Antikerne erzeugen.Das heißt also ein Antihelium-3-Kern im Weltall wäre ein Signal für die Vernichtungvon zwei supersymmetrischen Teilchen, die Kandidaten für dunkle Materie sind.Und wir haben bestimmt, wenn dieses Teilchen irgendwo weit weg von uns in derGalaxie erzeugt wird, ob das überhaupt bei der Internationalen Space Station ankommen würde.Also wir haben mit diesen Antihelium-3-Kernen, die aus unserem Quark-Lum-Plasmakommen, haben wir bestimmt, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist,dass so ein Teilchen absorbiert wird auf seinem Weg vom Balg der Galaxie biszur Internationalen Space Station.Wir haben festgestellt, dass unsere Galaxie recht transparent ist dafür.Also drei Viertel aller Antihelium-Dreikerne kommen noch an, wenn es die gibt.Wenn es die gibt, also wenn AMS das sieht, wäre das ein wunderbares Signal.
Tim Pritlove
Ich habe zu AMS auch schon eine Raumzeitfolge gemacht, Nummer 38,das ist jetzt schon eine Weile her. Also das Ding ist jetzt schon seit ein paarJahren in Betrieb. Ist denn da überhaupt schon was Interessantes bei herausgekommen,was sich mit der Arbeit von Ellis kombinieren lässt?
Kai Schweda
Ja, die haben genau diese Teichensprecken gemessen und es zeigt sich,die Protonen sind, es gibt ja auch kosmische Strahlung, die auf unsere Atmosphäretrifft, da kommen auch Antiprotonen raus.Das heißt die Antiprotonen und die bisschen schwereren Antideuterungen, die sind wohl nicht gut.Der Untergrund, auch diese Prozesse haben wir gemessen, die kosmische Strahlungtrifft ja auf ruhende Kerne in unserer Atmosphäre und die Energie am LHC ist ein Kollider.Das heißt, was wir am LHC haben, trifft zufällig genau die Energie,die die kosmische Strahlung im Schwerpunktsystem macht.Und da haben wir auch Produktionsraten von Antiproton, Antideuteron,also von Antikernen gemessen, was dann der Untergrund für solche Messungen ist.Also es gibt einen Untergrund und es gibt ein Signal von der Neutralino-Vernichtungsstrahlung.Und daraus schließen wir das mit Antihelium 3, wenn man ein gutes Signal extrahierenkann, wenn es das eins gibt.
Tim Pritlove
Das heißt es gibt da noch keine Smoking Gun für die dunkle Materie,das ist alles noch Theorie?Ja natürlich, sonst hättest du davon gehört.
Kai Schweda
Es gibt aber auch andere Ansätze für dunkle Materie, schwarze Löcher,mini schwarze Löcher, die überall sind im Universum. Also das ist sehr sehraktuell natürlich momentan.
Tim Pritlove
Ja man ist sich auf jeden Fall nicht einig. Bin sehr gespannt ob da demnächst nochmal was kommt.
Kai Schweda
Das zeigt ja, dass es spannend ist.
Tim Pritlove
Ich habe noch so eine Erinnerung, dass auch die Theorien, die hinter Neutronensternenstehen, mit diesem Quark, Gluon, Plasma zu tun haben.
Kai Schweda
Ja, die Frage ist, als man nur Protonen und Neutronen kannte,da haben die Herren Oppenheimer und Volkow schon in den 1930er Jahren gezeigt,Man nimmt einfach die Kernmaterie, die Eigenschaften, wie stark lässt sich Kernmaterie komprimieren.Und irgendwann, die Kernmaterie zieht sich natürlich an, aber irgendwann stoßendie zusammen und dann kann man die nicht weiter komprimieren.Und das ist das, was einen Neutronenstern stabilisiert gegen den gravitativenKollaps. Also der Neutronenstern hat ja 1,5 Sonnenmassen oder so,also im Bereich der Sonnenmasse.Und wenn die Kernfusion beendet ist, gibt es keinen thermodynamischen Druck,der diesen gravitativen Kollaps auffällt.Das heißt, der Stern fällt in sich zusammen, aber die Kernmaterie stabilisiert,die Inkompressibilität der Kernmaterie stabilisiert diesen Neutronenstern.Und die Herren Oppenheimer, Volkow und Tolman, denke ich, die haben einfachsich die Struktur der Kernmaterie hergenommen und gesagt, Okay,maximal kann ich mit gewöhnlicher Kernmaterie Neutronensternen bis 1,8 Sonnenmassen stabilisieren.Wenn der schwerer ist, kollabiert der und wird zum schwarzen Loch.Jetzt hat man vor zehn Jahren gefunden, es gibt Neutronensterne,die haben ein bisschen mehr Masse.Und die Frage ist, was verhindert, dass diese Neutronensterne in sich zusammenstürzenund ein schwarzes Loch binden? Was stabilisiert die gegen den Kollaps?Und das können nicht nur Neutronen und die Neutronen sein.Das kann ein Quarkblumenlastmal sein oder nur die Quarks, dass man eben keineNeutronen hat, sondern so eine Quarksuppe im inneren Kern von den Neutronenschneiden. Ist aber alles spekulativ.
Tim Pritlove
Alles noch Spekulation.Ja, jetzt könnte ich fragen, haben wir noch was vergessen? Haben wir unter Garantie.Es gibt ja viele Details.Was sollten wir vielleicht noch am Ende hinzufügen zu dem, was wir bisher besprochen haben?Das Bild abzurunden, was man von diesem Detektor, diesem Experiment hat.
Kai Schweda
Also ALICE gibt es jetzt seit 30 Jahren. Wir haben im letzten Monat den 30-jährigen Geburtstag gefeiert.Wir haben jetzt einen brandneuen Detektor, mit dem wir 10 Jahre messen.Und danach wollen wir einen komplett... Da geht auch die Zeitprojektionskammerraus, weil die Raten dann so hoch werden am LHC, dass wir die Zeitprojektionskammernicht nutzen können. Auf der anderen Seite haben wir einen Durchbruch in derDetektortechnologie mit Silizium.Wir wollen in zehn Jahren einen komplett siliziumbasierten Detektor bauen,der praktisch gar keine Masse hat, dass die Teilchen überhaupt nicht stören.Das wollen wir in zehn Jahren einbauen und zehn Jahre damit messen bis 2042.Also jetzt ist ALICE 30 und wir haben einen konkreten Plan für die nächstenzehn Jahre und wollen noch 20 Jahre weitermachen bis zum Ende des LACs.
Tim Pritlove
Das heißt, dieses Upgrade mit den Pixeldetektoren aus Siliziumfolien,das ist im Prinzip auch so ein bisschen die Zukunft dieses Detektors.Also es hat sich als so gut erwiesen, dass man davon möglichst viel haben möchte.
Kai Schweda
Ja, ganz genau. Und andere Detektoren haben auch Silizium, aber was besondersist an unserem, dass der so unglaublich dünn ist und wir entfernen wirklichalles. Auch die Ausleseelektronik ist momentan im jetzigen installierten Detektornoch auf dem Silizium aufgebracht.Wir entfernen alles, was nicht aktiver Sensor ist und haben damit praktischeinen masselosen Detektor. Ich glaube, das ist ein einzigartiger Detektor in der Welt.
Tim Pritlove
Super Kai, vielen Dank an dieser Stelle für diese Ausführung.Schwierig irgendwie so eine hochkomplexe Technologie,die sich in so einem super Spezialbereich der Physik und damit der Wissenschaftbewegt, irgendwie zu vermitteln, aber ich bin schon wieder schlauer geworden.Insofern vielen Dank nochmal für die Ausführung und vielen Dank fürs Zuhörenhier bei Raumzeit. Das war der LS Detektor.Weitere Detektoren werden folgen bis wir hier das CERN ausreichend zusammengefasst haben.Bis dahin sage ich Tschüss, bis bald!

Shownotes

RZ112 CERN: Die Beschleuniger-Kette

Die größte Maschine der Welt ist die Basis der Forschung am CERN

Die Beschleunigung von Teilchen ist die Grundlage für die Forschung am CERN. Eine Kaskade von miteinander verbundenen Ringen wird dabei zur Schnellstraße für beschleunigte Elektronen oder Ionen und bauen dabei sukzessive die Energie auf, die letztlich in einer Kollision freigesetzt wird und die Experimente am CERN ermöglicht.

Daher sind Aufbau, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung dieser komplexen Maschine ein sehr wichtiger Bestandteil der Arbeit am CERN.

Dauer:
Aufnahme:

Alexander Huschauer
Alexander Huschauer

Wir sprechen mit Alexander Huschauer, zuständig für den Betrieb und Wartung des CERN Proton Synchrotron, über Sinn, Design, Aufbau, Betrieb, Wartung und Anwendung von Teilchenbeschleunigern im Allgemeinen und den Beschleunigern am CERN im besonderen.


Für diese Episode von Raumzeit liegt auch ein vollständiges Transkript mit Zeitmarken und Sprecheridentifikation vor.

Bitte beachten: das Transkript wurde automatisiert erzeugt und wurde nicht nachträglich gegengelesen oder korrigiert. Dieser Prozess ist nicht sonderlich genau und das Ergebnis enthält daher mit Sicherheit eine Reihe von Fehlern. Im Zweifel gilt immer das in der Sendung aufgezeichnete gesprochene Wort. Formate: HTML, WEBVTT.


Transkript
Tim Pritlove
Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit, dem Podcast über Raumfahrt und andere.Kosmische Angelegenheiten.Mein Name ist Tim Pridlaff und ich begrüße alle hier zu einer weiteren Ausgaberund um das CERN, was ich derzeit besuche und wo ich versuche mir mal allesgenau erklären zu lassen, was hier alles so rumliegt.Und was hier vor allem rumliegt, sind Ringe.Große Ringe, in denen sehr viel beschleunigt wird und das ist ja hier so ein bisschen,das ermöglichende Infrastruktur, die diverse Detektoren und zahlreiche Experimenteja überhaupt erst zum Leben bringt.Und um darüber mal zu quatschen, wie das so funktioniert, begrüße ich meinenGesprächspartner, nämlich den Alexander Huschauer. Hallo.
Alexander Huschauer
Hallo.
Tim Pritlove
Herzlich willkommen bei Raumzeit.
Alexander Huschauer
Vielen Dank, freut mich sehr hier zu sein.
Tim Pritlove
Du bist, wie es so schön heißt, Staff Accelerator Physicist and Engineer inCharge of the CERN Proton Synchrotron in the BEOPS Section. Das kannst du mirjetzt gleich mal aufdröseln, was das jetzt bedeutet.
Alexander Huschauer
Das bedeutet, dass ich im BEAMS Department arbeite. Das ist jenes Department,das eben zuständig ist für die Produktion der Strahlen am CERN.Dort in der Operations Group, also wirklich an den Beschleunigern selbst arbeiteund PS, das Protonen-Synchrotron.Wir sind in verschiedene Abteilungen aufgeteilt in der Operations Group fürdie verschiedenen Beschleuniger. Und in meinem Fall bin ich eben Engineer inCharge vom Protonen-Synchrotron.Einer der ältesten Beschleuniger, den wir hier am CERN haben,1959 in Betrieb gegangen.Schöne komplexe Maschine und eben ein Teil der Beschleunigerkette.
Tim Pritlove
Genau, aber du kennst ja die ganze Kette und darüber wollen wir jetzt nämlich mal ein bisschen reden.Und man sagt Kette, warum sagt man Kette, weil alles hier miteinander verbunden ist?
Alexander Huschauer
Alles ist miteinander verbunden. Die verschiedenen Ringe, wie du gesagt hast,sind über sogenannte Transferlinien miteinander verbunden, so dass wir von einemRing zum nächsten Ring die Teilchen schicken können.Mit der Idee dahinter, dass in jedem Ring die Energie der Teilchen immer höher und höher wird.Man hat da technologische, physikalische Limits, wie hoch man Teilchen in einemRing beschleunigen kann und deswegen braucht man wirklich so eine Kette von Beschleunigern,um dann höchste Energien, wieeben im Large Hadron Collider am Schluss der Kette, erreichen zu können.
Tim Pritlove
Genau, da wollen wir uns dann gleich mal auf die Reise machen und mal so einbisschen rauskriegen, was es dafür im Detail dann alles so erfordert.Jetzt will ich aber erstmal nochmal ein bisschen wissen, wie du denn hier überhauptzu der Tätigkeit gekommen bist. Seit wann betreibst du denn Wissenschaft und warum?
Alexander Huschauer
Ich bin jetzt seit ungefähr zwölf Jahren am CERN.Schulisch habe ich eine technische Ausbildung gemacht. Ich habe damals eineAusbildung in Mechatronik gemacht, wie es bei uns in Österreich spezielle Schulstufengibt, also im Prinzip noch vor der Universität.Ich war dann immer schon technisch begeistert und natürlich viel mit Physik,Optik, Elektronik, Mechanik in Kontakt gekommen.Und dann hat mich das Studium der Physik gereizt, Technische Physik an der UniWien, an der Technischen Uni Wien.Und dort so eigentlich im Laufe der Zeit mir gedacht, Grundlagenforschung ehernicht so meins, glaube ich werde ich nie hinkommen, es wird mich mehr eher soin die Industrie treiben dann irgendwann mal.Aber dann habe ich ein paar Vorlesungen belegt im Bereich der Teilchenphysikund später dann noch eine Vorlesung im Bereich der Beschleunigerphysik.Und das war so mein Einstieg. Mein Einstieg hier ins CERN im Prinzip,weil es ist wirklich eine coole Möglichkeit, um all diese verschiedenen,so Physik einerseits, Engineering andererseits zusammenzubringen.Und gerade im Betrieb eines Beschleunigers kommt man tagtäglich mit all diesen Dingen in Kontakt.Und das ist wirklich das, was für mich den Reiz ausmacht.Alles andere ist eine langweilige Tätigkeit. Jeden Tag unterschiedliche Herausforderungen,denen man gegenübersteht.Ja und dann habe ich damals meine Diplomarbeit hier gemacht,bin hier geblieben für ein Doktorat und bin jetzt seit 2017 angestellt Star Physicist am CERN.
Tim Pritlove
Im Prinzip arbeitest du ja wirklich im Kern am Betriebssystem des ZERN,könnte man sagen, weil ohne das System wäre hier kein Betrieb möglich.
Alexander Huschauer
Absolut.
Tim Pritlove
Ja, kann ich mir vorstellen. Es ist immer ganz interessant so eine Disziplinzu haben, die eigentlich dann sehr viel Überschneidung hat mit anderen Bereichen.Ja, na dann gucken wir doch mal, was hier eigentlich alles vorzufinden ist.Vielleicht blicken wir mal so von oben erstmal auf diesen ganzen Komplex.Ich hab mir irgendwann mal so eine Karte in Google Earth reingeladen,die sozusagen die ganzen Zernringe so einfach mal so in ihrer räumlichen Ausdehnung mit einblendet.Da merkt man erstmal schon, ganz schön groß alles.Insbesondere natürlich der große Ring, aber ist ja auch nicht der einzige.Was findet man sozusagen vor, wenn man jetzt diesen Bird's Eye View auf das CERN macht?
Alexander Huschauer
Also man findet in erster Linie verschiedene Orte. Also das CERN hat einen Hauptstandort,der im Kanton Genf liegt, in Maran.Dort sind die älteren, kleineren Beschleuniger des CERNs zu finden.Und von dort weg, die nächsten Maschinen, die sind dann doch etwas größer.Also wenn man sagt, die kleineren Maschinen haben so bis zu einer Länge von630 Metern, die sich am Campus selbst befinden.Und danach die nächsten Maschinen, 7 km oder 27 km, die sind dann schon unterder Erde gebaut und auch wesentlich dann über den Campus des Zerns hinausgehend.Und zum großen Teil eigentlich in Frankreich liegen die. Und wenn man sich soLuftlinien anschaut, wenn wir uns gerade den LHC anschauen mit seinem 27 km Umfang, von.Den Punkt, wo die Strahlen indiziert werden in die Maschine bis zum gegenüberliegendenPunkt haben wir doch acht Kilometer Luftlinie.Also das ist wirklich groß und wenn wir so zum Anfang dieser Kette gehen,dann haben wir dort eine ganz kleine Quelle.Weil was wir machen hier, einerseits beschleunigen wir Protonen,um die dann später kollidieren zu können in verschiedenen Experimenten.Andererseits machen wir das auch mit Ionen, also zum Beispiel Bleionen.Aber in der Vergangenheit auch verschiedene andere Ionen. Die müssen irgendwoerzeugt werden, diese Teilchen, bevor man sie überhaupt mal in einen Beschleuniger senden kann.Und dann ist es eben wichtig, dass man Schritt für Schritt die Energie dieserTeilchen erhöht, um am Schluss die Energien, die die Experimente verlangen, produzieren zu können.Und warum brauchen wir da überhaupt hohe Energien? Das ist einerseits,ist die Energiedichte wichtig. Was wir machen, sind Kollisionen.Wir schießen Protonen auf Protonen, wir kollidieren.Und die Energie, die diese Protonenstrahlen haben, die können über die Energieist gleich Masse, Lichtgeschwindigkeit zum Quadratformel umgewandelt werden.Also Energie kann in Masse umgewandelt werden, sprich aus der Energie der Strahlenkönnen wir neue Teilchen erzeugen und diese neuen Teilchen können dann einfachvon den Experimenten detektiert, untersucht, charakterisiert werden.Und andererseits, wenn wir vielleicht das Band ein bisschen zur Kosmologie,Astronomie spannen, da verwenden wir Teleskope, um in den Weltraum hineinzuschauen,um sich große Strukturen anzuschauen, Galaxien, Sterne dergleichen.Was wir machen hier ist genau das andere Ende der Größenordnung.Wir untersuchen die kleinsten Details der Materie.Und wie kommt man dorthin? Mit einem Mikroskop, mit optischem Licht,kann man sich bestimmte Teile sehr schön vergrößern. Irgendwann kommt man ans Limit.Das hängt einfach von der Wellenlänge des Lichts ab.Wenn man jetzt immer höher und höher auflösen, also in die Materie hineinschauenmöchte, braucht man im Prinzip immer kleinere und kleinere Wellenlängen.Die Wellenlänge ist indirekt proportional zur Energie. Das heißt,ich brauche extrem hohe Energien, um geringe Wellenlängen zu erzeugen und danneinfach diese kleinsten Details der Materie auflösen zu können.Und so gehen wir dann mit den Beschleunigern, die im Endeffekt nichts anderesals ein super Mikroskop sind,gehen wir wirklich hinein in den Atomkern, in die Bestandteile,die Protonen, Neutronen, die Quarks und all die Teilchen, die man dann nocherzeugen kann in Kollisionen.
Tim Pritlove
Ich fand es interessant, dass du von dem Ring als Maschine gesprochen hast,weil das muss man sich halt auch klar machen.Man denkt halt erstmal so, ja Beschleunigerring, da ist halt so ein Tunnel, da fliegt das rum.Das machen ja die Teilchen jetzt nicht von alleine, sondern im Prinzip sprechenwir wirklich von einer 27 Kilometer langen Maschine,die also wirklich über die gesamte Strecke in irgendeiner Form Technik bereithält,um letzten Endes das durchzuführen.Also wir haben es mit einem Megamaschinenpark zu tun, der sich räumlich extremausdehnt, um eben am Ende Kollisionen messen zu können.Die anderen Sendungen, die ich hier mache, werden sich also im Detail den einzelnenDetektoren widmen, der ja hier mehrerlei installiert sind. Alice, Atlas, CMS und das LACB.Nebst, da kommen wir vielleicht auch noch gleich drauf, vielen kleineren Experimenten,die ja auch noch mit dabei sind.Aber alle haben eigentlich denselben Bedarf. brauchen eben diese beschleunigten,hochenergetischen Teile, egal welcher Teil eines Atoms das jetzt sozusagen ist.Also nur die Protonen und die ganze Atomkerne etc.Ja, wo fangen wir an? Also es muss ja erst mal, das was man schießt,muss ja auch erst mal da sein.
Alexander Huschauer
Dafür braucht man eine Quelle.
Tim Pritlove
Da geht's los. Man braucht eine Quelle. Das ist hier so der Fachbegriff.
Alexander Huschauer
Das ist genau Source auf Englisch. Und in unserem Fall ist es so,dass um diese Protonen zu erzeugen, beginnen wir mit Wasserstoff.Sprich am Anfang der Quelle ist eine Wasserstoffquelle oder eine Wasserstoffflasche im Prinzip.
Tim Pritlove
Warum Wasserstoff?
Alexander Huschauer
Weil Wasserstoff aus Protonen und Elektronen besteht und wir wollen dieses Protonhaben, das da in Neutronen kennt. Alles besteht ja aus Elektronen.Natürlich, aber es ist relativ einfach, dieses Elektron zu entfernen und dannnur mit diesem Proton überzubleiben.Auch Wasserstoff ist natürlich weiter verfügbar, ist sehr leicht zu bekommen,herzustellen und als Grundstoff im Prinzip zu verwenden.Dieses Gas wird eingelassen in diese Quelle. In dieser Quelle wird das Gas dann erhitzt,und mit einem Magnetfeld, eigentlich mit einem wechselnden Magnetfeld,das dazu führt, dass sich die Teilchen in diesem Gas immer schneller und schnellerbewegen, dass das Gas ionisiert wird, sprich, dass die Teilchen auch,dass die Elektronen sich loslösen von dem Proton und dass man im Endeffekt ein Plasma erzeugt.Also einen Zustand, wo ionisierte Teilchen herumflitzen, wenn man so möchte.Und in dem ersten Teil unserer Kette ist es aber so, dass wir gar noch nichtdas Proton verwenden, sondern ein negativ geladenes Wasserstoffatom.Sprich, wir Wir fügen im Prinzip dem Wasserstoff einmal in erster Linie noch ein Elektron hinzu.Und dann wird dieser negativ geladene Wasserstoff aus der Quelle mit Elektrodenrausbeschleunigt, rausgezogen, rausgesaugt im Prinzip.Und danach, nach dieser Quelle, das sind wirklich die ersten zwei Meter derBeschleunigeranlage, geht es in einen Linearbeschleuniger.Und dieser Linearbeschleuniger ist die effizienteste Möglichkeit,um Teilchen möglichst schnell einerseits zu fokussieren, weil man muss sichvorstellen, wenn die Teilchen aus der Quelle herauskommen, haben die auch Winkelverteilungen.Das heißt, die haben eigentlich die Tendenz, in alle Richtungen gestreut zuwerden. Jetzt möchte man die transversal, also horizontal und vertikal,möglichst fokussieren, aber gleichzeitig sie nach vorne beschleunigen,also ihnen mehr Energie geben.Und das passiert in erster Linie in einem sogenannten RFQ, Radio Frequency Quadrupole.Radio Hochfrequenter Quadrupole.Da kann man vielleicht noch dazu sagen, dass ein Beschleuniger so Grundbausteine hat.Und wenn man sich jetzt so einen Linearbeschleuniger anschaut,hat er eben als einen Grundbaustein die Hochfrequenz-Elemente,Hochfrequenz-Kavitäten, wie wir sagen, die dazu dienen mittels elektrischenFeldern, Energie an die Teilchen zu übergeben und sie zu beschleunigen.Und andererseits gibt es Quadrupole, die sind magnetischer Natur,das heißt wir haben ein magnetisches Quadrupolfeld, das dazu dient die Teilchenzu fokussieren, horizontal und Transfersaal dafür zu sorgen, dass die eben nicht...Auseinanderlaufen und im Endeffekt verloren gehen.
Tim Pritlove
Die werden sozusagen durch Magnetfelder so eingerahmt und in Spur gesetzt.
Alexander Huschauer
Alles passiert natürlich in einer Vakuumkammer, weil wir möglichst wenig Kollisionenmit dem Restgas haben möchten, um die Anzahl der Teilchen relativ hoch zu halten.Dementsprechend bewegen sich die Teilchen in einer Vakuumkammer und außen herumsind eben diese magnetischen Felder und teilweise gibt es dann Öffnungen inden Vakuumkammern, wo eben diese elektrischen Felder wirken und die Teilchen beschleunigen können.
Tim Pritlove
Ich hab jetzt noch nicht so ganz verstanden, warum man jetzt erstmal noch einenElektron hinzufügt und dann aus dieser Quelle diese, wie nennt man das dann,wenn das Proton mit zwei Elektronen versorgt ist?
Alexander Huschauer
Das negativ geladene Wasserstoffatom.
Tim Pritlove
Das negativ geladene Wasserstoffatom. Das ist ja eigentlich nicht das,was wir auf die Reise schicken wollen. Warum wird denn das rausgezogen? Noch nicht.
Alexander Huschauer
Wir hatten auch bis 2018 haben wir rein Protonen beschleunigt und zwischen 2019und 2020 gab es hier ein Upgrade-Programm,wo viele der Beschleuniger in ihrer Leistungsfähigkeit verbessert wurden undeiner der Schritte war eben diesen neuen Linak, diesen neuen Linearbeschleunigerzu installieren, der H-, negativgeladene Wasserstoffatome, beschleunigt.Und das ist dazu da, dass man dann eigentlich in der nächsten Maschine,der erste Ringbeschleuniger ist, die Teilchendichte erhöhen kann und somit einegrößere Anzahl von Teilchen in einer kleineren Fläche zusammenpacken kann.Weil das ist das, was im Endeffekt bei Experimenten wie beim LHC zählt.Es ist, dass man möglichst viele Kollisionen zusammenbekommt.Und wie bekommt man mehr und mehr Kollisionen zusammen? indem man einerseitsdie Anzahl der Teilchen erhöht oder andererseits die Strahldimensionen verkleinert,damit, wenn man sie aufeinander schießt, möglichst viele Teilchen miteinander kollidieren.Das heißt wir gehen dann durch diesen Linak, wo Stück für Stück die Energieder Teilchen erhöht wird mit verschiedenen Kavitäten,verschiedenen Arten von Kavitäten und am Ende der Quelle haben wir zum Beispiel45 Kiloelektronenvolt an Energie.Das heißt, die Quelle hat 45 Kilowolt und wenn die Ladung da durchgeht,dann spricht man davon, dass die Teilchen auf 45 Kiloelektronenvolt beschleunigt wurden.Im Prinzip, wenn man sich eine Batterie hernimmt mit einem Volt,ein Teilchen, das von einem Volt beschleunigt wird, hätte am Ende einen Elektronenvolt.Und das sind diese Energieskalen, die wir am CERN verwenden,um unsere Beschleuniger zu definieren.Welche Größenordnungen von Energien, die im Prinzip den Teilchen geben können.Jetzt sind wir am Ende dieses Linux, sind wir von den 45 kEV am Beginn zu 160Megaelektronenvolt, 160 MeV gekommen.Und dann gehen wir in die erste Transferlinie.
Tim Pritlove
Warte mal kurz. Das Beschleunigen mit diesen Hohlräumen, diesen Kavitäten,was genau beschleunigt denn jetzt diese Elemente?Also was führt dazu, dass sie schneller unterwegs sind? Weil da muss ja irgendwieEnergie übertragen werden und nur so ein Magnetfelder nebenhalten allein reichtja nicht. Das ist zum Ablenken vielleicht ganz gut und zum Ausrichten,aber da wird man ja noch nicht automatisch schneller von.
Alexander Huschauer
Da wird man überhaupt nicht schneller davon, ganz genau. Deswegen braucht man elektrische Felder.Mit Magnetfeldern können wir die Teilchen manipulieren. Wir können sie ebenfokussieren oder auch auf Kreisbahnen lenken.Aber dann brauchen wir elektrische Felder, um wirklich die Energie der Teilchen erhöhen zu können.Sprich, man muss sich das so vorstellen, dass wir oszillierende elektrischeFelder haben Und die Teilchen im Prinzip.Angesorgt werden von diesem elektrischen Feld, wenn es die richtige Polaritäthat, je nachdem welche Ladung.Sprich, wir haben einen negativ geladenen Wasserstoff, der wird von einem positivenelektrischen Feld angezogen.Danach wird das umgepolt, sodass das Feld negativ wird, wenn das geladene Teilchenvorbei ist und dann wieder abgestoßen wird.Und so müssen wir schön synchronisiert Stück für Stück entlang des Beschleunigers dafür sorgen,dass diese Polaritäten der Felder immer so sind, dass wir im Endeffekt einekontinuierliche Beschleunigung entlang der Maschine erhalten.
Tim Pritlove
Also im Prinzip wie bei einer Schaukel, wo man dann auch im richtigen Momentsein Gewicht so verlagert,dass man dann immer genau schiebt, wenn man es braucht und sich nach vorne verlegtzurück und dadurch quasi die eigene Bewegungsenergie, Also wenn man sie richtigtimet, auf die Schaukel überträgt und dann schaukelt es immer schneller.
Alexander Huschauer
Ganz genau und wenn man sie falsch timet, dann bleibt das Teilchen stehen.
Tim Pritlove
Okay, verstehe. Und das machen diese Hohlraum- Hochfrequenz-Kavitäten.Hochfrequenz-Kavitäten.
Alexander Huschauer
Weil sie eben mit sehr hohen Frequenzen arbeiten. In dem LIMNAC zum Beispielmit 350 Megahertz oszilliert dieses elektrische Feld dann.
Tim Pritlove
Aber wie synchronisiert sich denn dann dieses elektrische Feld?Da muss man ja quasi sehr genau wissen wie schnell das Teilchen schon ist.Muss man das messen oder ergibt sich das?
Alexander Huschauer
Im Linac ist das ein Teil des Designs der Maschine.Man muss sagen im Prinzip gibt es da einen sogenannten Driftube Linac.Das heißt, die Teilchen fliegen durch kleine Röhrchen, in denen sie abgeschirmtwerden von dem elektrischen Feld. Und währenddem sie abgeschirmt werden, wird das Feld umgepolt.So, dass wenn das Teilchen am Ende dieser Röhre herauskommt,es genau wieder beschleunigt wird, weil das Feld die richtige Polarität hat.Dann gibt es aber jetzt nicht nur eine so eine Röhre in so einem Linearbeschleuniger, es gibt viele.Und die Teilchen werden schneller und schneller und schneller.Die Frequenz dieses elektrischen Felds bleibt aber konstant.Dementsprechend müssen diese Röhren, in denen die Teilchen abgeschirmt werden,auch immer länger und länger werden. Also im Inneren so eines Drift-Tube-Linux.Und ja, so ist das eine Anordnung von verschiedenen Röhren, wo dazwischen dannBeschleunigung stattfindet in einem Linearbeschleuniger, in einem Kreisbeschleunigersieht das Ganze wieder ein bisschen anders aus.
Tim Pritlove
Okay, aber der Linearbeschleuniger ist jetzt sozusagen erstmal dafür da,die Source erstmal anzuzapfen, überhaupt erstmal die Teilchen,die man haben will, die man beschleunigen möchte, rauszunehmen und dann ebenüber diese Methodik erstmal auf so eine Grundgeschwindigkeit zu bringen und nicht nur das,sondern auch gerade auszurichten, dass sie einfach eine klare Richtung habenund das sowohl in horizontaler, als auch in vertikaler Sicht.Also man weiß, wo man hinschießt und man weiß, wie schnell man schießt und woder Strahl sich befindet und dann kann es eigentlich erst so richtig losgehen.
Alexander Huschauer
Und man weiß auch, welche Größe der Strahl hat. Das ist wesentlich nachher fürdie Experimente und welche Energie. Also das natürlich geht mit der Geschwindigkeit einigermaßen.
Tim Pritlove
Aber nicht alle Detektoren schreienja jetzt nach Wasserstoffatomen oder beziehungsweise nach Protonen.
Alexander Huschauer
Aber der Großteil, sagen wir mal, also wir haben eben den Großteil des Jahresam CERN machen wir Protonenphysik.Wir machen meistens am Ende des Jahres, haben wir einen Monat Ionenphysik,wo wir dann Bleionen verwenden. Aber den Rest des Jahres machen wir eigentlich immer Protonenphysik.Natürlich ist es dann so, dass die Experimente selbst nicht unbedingt die Protonenbrauchen, aber aus den Protonen werden eventuelle Sekundärteilchen erzeugt,die dann wirklich von den Experimenten verwendet werden.
Tim Pritlove
Und das Blei, wo kommt das her?
Alexander Huschauer
Das kommt aus einer anderen Quelle. Also im Prinzip gibt es diese Wasserstoffquelle,es gibt eine Bleiquelle mit einem anderen Linak.Dort funktioniert das ein bisschen anders, da gibt es so ein kleines Stück 10Gramm schwerer Blei, das aufgeheizt wird, wo dann diese Bleiatome eben in eine Kammer hineinkommen.Dort auch wird wieder ein Plasma angeregt, in dem man mit Mikrowellen die ganze Struktur anregt.Die Teilchen dazu führen, dass sie ionisiert werden und dort werden die dannaus einer Quelle genauso herausgesaugt und in einen anderen Linang,der ein bisschen anders funktioniert, aber vom Prinzip her das gleiche ist,Teilchen beschleunigen, Strahlgröße definieren, vorbereitet.
Tim Pritlove
Also man macht sich quasi durch Hitze so eine Art Bleigas und dann geht es wenig weiter.
Alexander Huschauer
Absolut, genau. Und am Ende dieser Linearbeschleuniger gibt es dann eine Transferlinie,die jeweils zu dem ersten Ringbeschleuniger die Teilchen bringt.Und wenn wir zurück in zu der Protonenkette, dann ist nach dem LINAK 4,der eben unser erster Beschleuniger ist, der diesen Wasserstoff beschleunigt.
Tim Pritlove
Wenn er der erste ist, warum heißt er dann 4?
Alexander Huschauer
Ja, weil es davor 1, 2 gab. 3 ist der für die Ionen und 4 ist der neue,der jetzt eben 2019 quasi in Betrieb genommen wurde.
Tim Pritlove
Also die die neueste Version.
Alexander Huschauer
Und dann gehen wir hinein in den Booster, den Proton-Synchrotron-Booster,der die erste kreisförmige Maschine ist.Unsere Kreisbeschleuniger, die nennen wir Synchrotron. Da sage ich dann auchnochmal dazu vielleicht warum genau. Also gehen wir zu den Bestandteilen,die wir brauchen. Beim LINAC hatten wir jetzt schon die Hochfrequenz-Kavitätenund Quadrupole zum Fokussieren.Ein wesentlicher Bestandteil für einen Ringbeschleuniger fehlt uns jetzt noch,das sind die Dipolmagnete.Dipolmagnete haben ein konstantes magnetisches Feld und geladene Teilchen ineinem Dipolmagnet werden auf eine Kreisbahn gelenkt.Und das ist eben das, was es uns ermöglicht, die Teilchen im Kreis zu senden,in sogenannten Synchrotrons, in diesen Kreisbeschleunigern.Und mit diesen Quadrupolmagneten kommt es auch in diesen Maschinen zur transversalenFokussierung und dann gibt es eben noch genauso Hochfrequenz-Kavitäten in denMaschinen, die auch dort dazu führen, dass die Teilchen beschleunigt werden.Es ist ein großer Unterschied aber zum LINAK, weil beim LINAK gehen diese Teilchendurch zum Beispiel beim LINAK 4 86 Meter einmal durch.Die werden einfach einmal beschleunigt und dann ist die Beschleunigung dort erledigt.Bei dem Kreisbeschleuniger nützt man jetzt aus, dass man wesentlich kleinereelektrische Spannungen hat, kleinere Beschleunigung bekommt,aber dafür eben oftmals im Kreis geht. Und jedes Mal, wenn das Teilchen vorbeikommt,wenn es im Kreis geht, wird es mehr und mehr und mehr beschleunigt.Wenn es jetzt mehr beschleunigt wird, sagen wir auch, dass es im Prinzip morerigid wird, rigider, und Es lässt sich.Also die Ablenkung in einem gleichbleibenden Magnetfeld wird immer weniger und weniger.Um ein Teilchen, das immer höhere und höhere Energie bekommt,weiterhin auf einer gleichen Kreisbahn halten zu können,muss man auch das Magnetfeld der Dipole nach oben fahren, so damit eben derKreisbeschleuniger hat eben eine Vakuumkammer und die Teilchen müssen idealerweiseim Zentrum dieser Vakuumkammer bleiben.Wenn sie davon zu weit ausgelenkt werden, dann werden sie irgendwann die Kammertreffen und dann sind sie weg.Und deswegen heißen die Maschinen Synchrotron, weil synchron mit der Beschleunigungmuss man das Magnetfeld der Dipole und im weiteren Sinne auch der Quadropoleerhöhen, damit man die Teilchen auf der gleichen Kreisbahn halten kann.
Tim Pritlove
Und die erhöht man, indem man da mehr Strom reinsteckt?
Alexander Huschauer
Für die Magnete, ganz genau. Konventionelle Magnete, Eisenmagnete,die wir hier verwenden, die gehen so bis 1,2 Tesla Magnetfeld hinauf.Das sind normal leitende dann.Und wenn man dann an den LAC schaut, dann verwenden wir dort eben supraleitendeMagnete, wo wir 8,3 Tesla Magnetfelder erzeugen können, die mit konventionellenEisenmagneten nicht mehr erreichbar sind.
Tim Pritlove
Also das mit dem Ring ist ja eigentlich eine ganz pfiffige Nummer,weil sonst müsste man es ja quasi einmal um die Erde schicken,wäre auch ganz schön, wäre ein echt toller Ring, aber kriegt man irgendwie nicht so richtig gebaut.Heißt aber auch, wenn man es einmal in den Ring reinschickt,dann möchte man es ja auch irgendwann aus dem Ring wieder rauskriegen,da gibt es ja dann sozusagen eine Kreuzung, da muss ja dann irgendwo auch maleine Weiche gestellt werden und vor allem, vielleicht kannst du uns auch gleichmal so ein Gefühl für die Zeit geben, in der sich das jetzt alles abspielt.Also klar das Teilchen kommt aus dem Linearbeschleuniger, das macht halt zack,dann ist es halt irgendwie schon in diesem Synchrotron.Wie lange dauert das jetzt bis man das auf die gewünschte erste Zwischengeschwindigkeit bekommt?Ist das dann auch nur zack und dann war's oder reden wir von Sekunden?
Alexander Huschauer
Sekunden, Sekunden in dem Fall. Also wir sprechen da immer von einer sogenanntenBasic Period, das ist so quasi der Herzschlag aller unserer Beschleuniger, das ist 1,2 Sekunden.Alle 1,2 Sekunden kann unser erster Beschleuniger, erster Synchrotron der Boostereben Strahl liefern an entweder eins der Experimente, das direkt an dem Boosterdran hängt oder an die nächsten Beschleuniger in der Kette.Und innerhalb dieser 1,2 Sekunden passiert jetzt eben, dass der LINAC injiziert.Danach werden die Teilchen beschleunigt, also das Magnetfeld im Booster wirdnach oben gefahren, bis wir von der Injektionsenergie von 160 MeV auf 2 GeV kommen.An diesem Punkt würden dann die Strahlen aus der Maschine extrahiert werden,zu der nächsten Maschine zum Beispiel. Und danach muss natürlich das Magnetfeldauch wieder runtergefahren werden, damit man bereit ist für die nächste Injektion.Und das nennen wir einen magnetischen Zyklus.Injektion, Extraktion, wieder runterfahren, vorbereiten für die nächste Injektion.Und das passiert eben alle 1,2 Sekunden.Und die Beschleuniger, die dann dahinter stehen, Die können,die Länge des magnetischen Zyklus kann im Prinzip ein Vielfaches dieser 1,2 Sekunden sein.
Tim Pritlove
Die Rausführung ist dann sozusagen am Ende auch nur ein anders geschalteterMagnet, der dann sozusagen das Teilchen nicht weiter in dieser Kreisbahn hält,sondern einfach frei schießen lässt und dann schießt es einfach gerade rauf.
Alexander Huschauer
Wir nennen diese Elemente Kicker. Die kicken den Beam aus der Maschine raus.Die sind im Prinzip schnelle Magnete, weil diese Dipole, die wir im Ring haben,diese Hauptdipole, die ändern ihr Magnetfeld relativ langsam, über Millisekunden.Also im Bereich von Millisekunden ändert man das Feld um, wir sprechen da vonGauss, 10 hoch minus 4 Tesla.Und dann sind das 10-20 Gauss, die sich da in der Millisekunde ändern.Um den Strahl jetzt aber aus der Maschine zu extrahieren, wir sprechen da vonUmlaufzeiten, die im Mikrosekundenbereich sind. Das heißt viel schneller.Deswegen braucht man schnell gepulste Magnete, eben diese Kicker,die so ein, zwei Mikrosekunden lang ein Magnetfeld aufbauen und den Strahl wirklichdann rauskicken, durch ein sogenanntes Septum.Also im Ring selbst befindet sich so ein Kicker und dann geht der Strahl durchein Septum durch, das wiederum nichts anderes als ein Magnet ist,das dazu führt, dass der Strahl dann ausgelenkt wird in die Transferlinie.
Tim Pritlove
Okay, ich hätte jetzt vielleicht als erstes erstmal erwartet,dass man einfach einen dieser Magneten, die das im Ring halten,einfach ausschaltet und dann schießt das gerade aus, aber das ist nicht so,weil die halt eben langsam sind und insofern dafür geeignet sind.Das heißt man hat noch so einen zwischengeschalteten Kickermagneten,der das daher einfach rausboxt.
Alexander Huschauer
Genau, es gibt viele zusätzliche Magnete in einem Beschleuniger.Es gibt immer die Hauptdipole, es gibt die Hauptquadrupole, die eben für dietransversale Fokussierung da sind.Es gibt die Hochfrequenzkapitäten, es gibt diese Kicker, es gibt die Scepter,das sind eben diese Elemente zum Extrahieren direkt.Es gibt Messinstrumente, man möchte wissen,wie viel Intensität, wie viele Teilchen laufen um in meinem Ring,welche Größe haben die, sprich ich kann die transversale Größe messen und vieleandere Elemente. Es gibt Positionen.
Tim Pritlove
Wie viel ist da drin?
Alexander Huschauer
Mit einer Spule im Prinzip, die rundherum gewickelt ist, um deine Vakuumkammer.
Tim Pritlove
Achso, weil das Teilchen da durchfliegt, dann erzeugt es natürlich einen Strom.
Alexander Huschauer
Genau, das nennen wir Beam Current Transformer. Also da wird einfach ein Strominduziert, der der Anzahl der Teilchen proportional ist.Und genauso kann man transversal die Größe messen des Strahls.Das machen wir mit einem Draht, der durch den Strahl durchgeht,sogenannter Wire Scanner.Das heißt, der wird von links nach rechts oder oben nach unten durch den Strahl durchbewegt.Dieser Draht ist eigentlich so ein Kohlenstoffdraht, die Teilchen kollidierenmit diesem Kohlenstoffdraht.Wird dann dazu geführt, dass Sekundärteilchen erzeugt werden.Die werden von einem Sintellator gemessen, das wird verstärkt und das Signalist dann proportional zur Größe deines Strahls. Und du kannst sagen,okay, dieser Strahl in den kleineren Maschinen ist vielleicht einen Zentimeter groß.Im LHC, wenn es dann wirklich sehr klein wird, dann ist er halt ein paar hundert Mikrometer groß.
Tim Pritlove
Eben Durchmesser?
Alexander Huschauer
Genau. Das ist nämlich auch ein wesentlicher Punkt. Je höher die Energie ist,umso kleiner werden die Dimensionen der Teilchen.Dementsprechend hat man auch bei den ersten Beschleunigern Vakuumkammern,die extrem groß sind, weil diese Strahlen halt noch sehr divergent sind.Und da reden wir von ein paar Zentimetern.Dies können schon mal so sein, so 15 Zentimeter in der horizontalen Richtungund 7, 8 Zentimeter in der vertikalen Richtung.Während dann im LHC die Kammer halt wesentlich kleiner ist und hat dann nureinen Durchmesser von so 4 Zentimetern ungefähr.
Tim Pritlove
Aber nicht die Teilchen selber sind kleiner, sondern der Strahl in dem sie gebündelt sind ist kleiner.
Alexander Huschauer
Also im Prinzip der Leerraum zwischen den Teilchen verschwindet.
Tim Pritlove
Ok, verstehe.Ok, also wir haben jetzt die Quelle gehabt, wir haben die lineare Beschleunigunggehabt, dort ging es ins Synchrotron rein, dann hat man 1,2 Sekunden Zeit dasmal ordentlich in Rotation zu bringen.Das wird mit diesen langsamen Magneten, also verhältnismäßig langsamen Magnetengemacht und dann mit dem Kicker werden sie raus aus ihrer Flugbahn ein wenig abgelenkt,um dann von diesem Septum Element, was macht denn das überhaupt?
Alexander Huschauer
Ist wieder im Prinzip ein Dipole, ein schnell gepulster Genuss.
Tim Pritlove
Also nochmal ein Magnet.
Alexander Huschauer
Nochmal ein Magnet.
Tim Pritlove
Aber reicht der Kicker alleine nicht schon? Ich meine, wenn er kickt,dann fliegt das doch schon woanders hin. Wozu braucht man dann noch einen?
Alexander Huschauer
Dann fliegt es woanders hin, aber man muss in der Maschine, muss man sich vorstellen,aus dem einerseits den zirkulierenden Strahl hat.Und dann hat man den extrahierten Strahl. Wenn dieses Septum jetzt im Zentrumder Maschine sein würde, würde dort der zirkulierende Strahl sich bewegen undder Strahl würde im Prinzip jedes Mal aus der Maschine ausgelenkt werden.Aus dem Grund ist dieser Septum-Magnet mit einigem Abstand zum Zentrum der Maschine,also ein paar Zentimeter außerhalb, installiert.Dann verwendet man den Kicker, dass der Beam von der zentralen,idealen Orbit eben ausgelenkt wirdund dann in die Öffnung von diesem Septum hineingetroffen wird und nur dortsieht der Strahl dann wirklich das Magnetfeld von dem Septum,so dass der zirkulierende Strahl während dieser ganzen 1,2 Sekunden nie vondiesem Feld, das in dem Septum wirkt, beeinflusst wird.Und erst dann, wenn der Strahl zu hohen Amplituden gekickt wurde,dann sieht der Strahl dort das Magnetfeld, wird ausgelenkt und dann geht esweiter in der Transferlinie.
Tim Pritlove
Okay, also weiter in der Transferlinie.Was folgt denn auf dieses Synchrotron? Gibt es da nur eins von oder hat jederLinearbeschleuniger sein eigenes?
Alexander Huschauer
Da gibt es ein paar. Das ist eben die Beschleunigerkette. Es gibt einen Linearbeschleuniger,dann gehen wir in einen Proton-Synchrotron-Booster, von dort gehen wir in dasProtonen-Synchrotron, dann in das Super-Protonen-Synchrotron und dann in den LAC.
Tim Pritlove
Okay, also es gibt im Prinzip eine Kaskade von mehr oder weniger ähnlich aufgebautenDingern, die aber unterschiedliche Größen, andere Magnete, andere Dimensionierungenhaben und dabei immer wieder die Energie weiter steigern.
Alexander Huschauer
Genau, so Pi mal Dormen ist so ein Faktor 10 Energieerhöhung pro Maschine möglich.
Tim Pritlove
Okay, wie groß sind diese einzelnen Synchrotrone dann so im Durchmesser?
Alexander Huschauer
Also der Booster hat einen Radius von 25 Metern mit einer Länge von 157 Metern,der PS 628 Meter Länge, SPS 7 Kilometer und LAC dann 27 Kilometer Länge.Und zum Beispiel, wenn man sich den PS hernimmt mit einem Radius von 100 Meternund den Proton-Synchrotron-Booster mit einem Radius von 25 Metern,da sieht man genau da, dass da eben ein Faktor 4 dazwischen ist,weil in den Anfängen des ZERNs gab es den LINAK, der direkt in den PS injiziert hatte.Und zwischen dann irgendwann in den 70er Jahren, um die Energie zu boosten,wurde der Booster dazwischen geschaltet.Und der hat dann eben dazu geführt, dass die Strahlen, die in den PS injiziertwerden, höhere Energie haben, als sie ursprünglich vom Linnak hatten.Und das erlaubt einem höhere Strahldichten zu erzeugen, also mehr Teilchen inkleinerer Fläche, um dann effizientere Experimente durchführen zu können.
Tim Pritlove
So, das waren jetzt vier Synchrotrone, die wir aufgezählt haben.
Alexander Huschauer
Ganz genau.
Tim Pritlove
Aber der Booster gehört jetzt nicht dazu?
Alexander Huschauer
Doch, doch. Booster, PS, SPS und LAC.
Tim Pritlove
Okay, Booster, PS, SPS, LRC. Jetzt kriegst du langsam auf die Kette hier imwahrsten Sinne des Wortes.Und es folgt auch nur noch Synchrotron auf Synchrotron, also die Verbindungist sozusagen dann unmittelbar.Vom Booster fliegt es auch direkt in den nächsten Ring rein.
Alexander Huschauer
Jeder dieser Beschleuniger hat zusätzlich seine experimentelle Zone,Experimental Area nennen wir das, wo genauso Physikexperimente durchgeführt werden.Also einerseits kann der Strahl zur nächsten Maschine kommen,andererseits kann der Strahl zu diesen Experimenten direkt ausgelenkt werden.
Tim Pritlove
Für Experimente, die jetzt nicht so viel Energie brauchen.
Alexander Huschauer
Ganz genau, ganz genau. Gibt es verschiedenste. Eben je nach Energiebedarf sindsie dann an einem anderen Beschleuniger angesiedelt Und die nennt man FixedTarget Experimente, sprich man schießt den Strahl auf ein feststehendes Ziel,ein Metallblock in der Regel, und dahinter werden sekundäre Strahlen erzeugt.Und je nachdem welches Experiment dort angeordnet ist, filtert es dann die Sekundärteilchen aus, Die,benützt werden für das jeweilige Experiment und macht dann damit weitere Untersuchungenoder der Strahl geht eben weiter zum nächsten Beschleuniger,wo einfach die Energie erhöht wird und dann geht es weiter zum nächsten odereben zu der anderen Experimental Area.
Tim Pritlove
Das kann man sozusagen je nach Experimentbedarf entsprechend timen,dass man weiß so hier jetzt muss man da was machen und jetzt brauchen wir es in dem großen,Es ist nicht so, dass nur eine dieser Konstellationen gleichzeitig funktionieren kann,sondern die werden sozusagen die ganze Zeit alle parallel bedient,dass es mehr oder weniger gleichzeitig, nebenläufig funktionieren kann.
Alexander Huschauer
Ganz genau, das ist relativ flexibel. Also wir haben diese 1,2 Sekunden,in denen der Boosterstrahl produzieren kann,dann geht der Strahl zum Beispiel zum PS weiter und kann dort innerhalb von1,2 Sekunden wiederum extrahiert werden, ausgelenkt zu einem der Experimente.Zum Beispiel gibt es EntOF, Neutron Time of Flight, wo Neutronenphysik gemacht wird.Oder, es ist nicht immer im PS dann 1,2 Sekunden, manchmal muss man auch umdie Energie weiter zu erhöhen, 2,4 Sekunden oder 3,6 Sekunden machen.Also diese Basic Period von 1,2 Sekunden einfach zusammenpacken in längere magnetische Zyklen.Und dann kann man Strahl weiter senden zum Beispiel zu unserer Antimaterie Maschine,dem Antiproton Decelerator oder zum Superprotonen Synchrotron,wo dann im weiteren die Strahlen zum LAC.Für den LHC produziert werden, aber das geht eben relativ flexibel.Also einmal gibt es einen Strahl für ENTOF, einmal gibt es einen Strahl fürAD, einmal gibt es einen Strahl zum SPS.Danach hat wieder nur der Booster Strahl und schickt das zu seiner Facility,die ist die Isolde Facility, wo Isotope und exotische Atomkerne untersucht werden.Und das ist relativ flexibel und all das wird immer und wieder abgespielt ineiner Konstellation, die wir Super Cycle nennen.Also man hat zum Beispiel eine Programmierung von 20 verschiedenen magnetischen Zyklen,die werden abgespeichert, da gibt es das Haupt-Timing-System,das ist dafür zuständig, dass all diese Dinge eben der Reihe nach abgespieltwerden und nach 30 Sekunden beginnt es wieder vom Neuen und die gleichen Userbekommen wiederum ihren Strahl.Das heißt, was bei uns wichtig ist, ist dann der sogenannte Duty-Cycle,wie viel Strahl bekommt welches Experiment zu welchem Zeitpunkt.Und das ist halt ein bisschen ein Verhandlungsgeschick im Hintergrund und dagibt es natürlich gibt es da vom CERN Council dann auch Prioritäten,welche Experimente sollten wie viel Strahlzeit bekommen über das Jahr verteilt.Dann gibt es den Physikkoordinator, der sich dafür dann einsetzt,dass die Interessen der Experimente richtig vertreten werden.Und gemeinsam mit der Operation entwickelt man dann eben so ein Schema,wie man diesen Beschleunigerkomplex betreibt, sodass im Endeffekt jeder glücklich wird.
Tim Pritlove
Also vergleichbar mit so der Zuteilung von Beobachtungszeit auf Weltraumteleskopen,wo sich ja auch mal alle boxen, wer denn jetzt mal wann wohin gucken kann.Aber das lässt sich ja hier ganz gut aufteilen zumindest. Aber irgendwann istnatürlich dann auch jeder Strahl vergeben und dann geht's los das Geboxe.
Alexander Huschauer
Stimmt ja.
Tim Pritlove
Was sind denn exotische Atomkerne?Gibt es welche, die so ein bisschen aus der Mode gekommen sind oder die nichtso oft angeschaut werden?
Alexander Huschauer
Ja vor allem die sehr kurzlebig sind. Das sind dann Teilchen,die wirklich unter Lava-Bedingungen erzeugt werden, die dann sehr kurzlebigsind, oft sehr schwer sind und dann gibt es eben die Isolde-Facility,die sich damit genauer dann beschäftigt und ansieht, wie sich diese Teilchen verhalten.
Tim Pritlove
Diese vier Synchrotrone sind ja vermutlich auch alle mehr oder weniger in derReihenfolge gebaut worden. Mit dem kleinsten hat es mal angefangen und dannist man immer größer geworden, bis es halt jetzt bis zu dem LHC gekommen ist.Und es gibt ja auch schon Pläne für noch größere Ausdehnungen.Sind denn die technischen Unterschiededieser 4 Synchrotoner dürften wahrscheinlich auch signifikant sein?Also einerseits, also das Prinzip ist immer das gleiche, aber die konkrete Ausführung ist anders.
Alexander Huschauer
Genau, also die Art und Weise dieser Hauptmagnete.Die ändert sich von Maschine zu Maschine. Im Booster, im PS und im SPS verwendenwir eben immer noch normal leitende Magnete, während im LAC dann supra leitendeMagnete verwendet werden.Die Energie, die maximale Energie, die man erreichen kann in einer Maschine,hängt eben ab von dem maximalen Magnetfeld, das man erreichen kann und von demDurchmesser der Maschine.Dementsprechend braucht man, um zu den höchsten Energien zu kommen, große Tunnel.
Tim Pritlove
Warum ist denn der Durchmesser entscheidend? Man könnte doch im Prinzip sagen,man kann sich die ganze Zeit im Kreis drehen, wird immer schneller.
Alexander Huschauer
Aber irgendwann, das ist eben das Prinzip des Synchrotrons, sie werden immerenergetischer und energetischer, wenn das Magnetfeld nicht mehr mitfahren kann,dann kannst du sie irgendwann nicht mehr auf der Kreisbahn halten.Und deswegen mit normalen Leitungen.
Tim Pritlove
Man muss die Krümmung reduzieren, damit man es überhaupt noch halten kann,trotz höherer Energien.
Alexander Huschauer
Ganz genau. Und wenn wir dann vielleicht ein bisschen zur Supraleitung gehen, zum LHC.
Tim Pritlove
Das ist nur dort so.
Alexander Huschauer
Es gibt verschiedenste kleinere Installationen, wo einzelne Magnete supraleitendsind am CERN, aber wirklich am LHC sind die Hauptmagnete wirklich supraleitend.Also da gibt es 1232 Dipole, die installiert sind. Jeder ist 15 Meter lang und die sind supraleitend.Sprich, da ist nicht mehr das Eisen dafür zuständig,dass die magnetische Feldlinienverteilung vorgegeben wird, sondern diese supraleitendenKabel, die im Inneren der Dipole angeordnet sind, sind auf eine bestimmte Artund Weise angeordnet, dass eben ein Dipolemagnetfeld entsteht.Und um in diesen supraleitenden Zustand zu kommen, muss man die Magnete kühlen.Weil im Falle vom LAC wird er betrieben bei minus 271 Grad Celsius bei 1,9 Kelvin.Diese Kabel, die da verwendet werden, sind aus Niobium-Titan,die unterhalb einer bestimmten Temperatur superleitend werden,was eben heißt, dass sie ihren elektrischen Widerstand verlieren und dass hoheStröme, so wie im LHC, bis zu 12.000,Ampere, ungehindert fließen können. Aber dafür muss diese Superleitung permanentaufrechterhalten werden.Was heißt, diese Magnete müssen mit flüssigem Helium gekühlt werden,um eben auf 1,9 Kelvin Arbeitstemperatur gehalten zu werden.Da kann man sich schon vorstellen, dass da eine riesige Infrastruktur dahintersteckt, um dieses Helium zur Verfügung zu stellen, abzukühlen,in die Magnete zu bringen und die Magnete runter zu kühlen.
Tim Pritlove
Ist flüssiges Helium nicht auch so total ätzend, dass man das überhaupt im Tankbehält? Also das kriecht doch auch überall durch, oder?
Alexander Huschauer
Es gibt dann natürlich, wir sprechen da von einer Cold Mass,das ist jener Teil des Magneten, der kalt ist, der gekühlt wird.Und der muss natürlich bestens abgeschirmt sein gegenüber der Außenwelt.Das ist dann in seinem sogenannten Kryostat.Da gibt es eine riesige Infrastruktur für die Kryotechnik.Und man muss natürlich aufpassen zwischen den Verbindungen der Magneten,dass alles extrem dicht ist, dass dort das Helium dann auch nicht irgendwo entweichen kann.
Tim Pritlove
Weil das tut es gerne, ne?
Alexander Huschauer
Ja, ich meine, es ist natürlich auch in unserem Interesse, es nicht entweichen zu lassen.Das ist natürlich eine 150 Tonnen vom Helium sind am CERN gespeichert und inVerwendung, rein für den LHC. Das ist natürlich ein riesiger Speicher,der auch einiges dann an Geld bindet, sag ich mal.Und dementsprechend muss man da wirklich effizient sein, dass das wiederverwendet wird.
Tim Pritlove
Aber wodurch wird diese Kühlung realisiert?Also Helium muss ja erstmal gekühlt werden, das ist ja nur das Übertragungsmedium an der Stelle.
Alexander Huschauer
Da gibt es eben in dieser Kryotechnik verschiedene Kompressoren und Wärmetauscherund Stickstoff vor allem, der als erste Kühlstufe dient, um die Maschine dannrunter zu kühlen bis zu 80 Kelvin.Und ab dann erst übernimmt das Helium auch die weitere Kühltätigkeit, sage ich mal.Und es ist vor allem, wenn mansich denkt, dass man diese Maschine von Raumtemperatur runterkühlen muss,minus 270 auf minus270 grad dann kommt es dann natürlich auch zuextremen mechanischen änderungen alsoim endeffekt verkürzt sich so eine lhc magnet beim abkühlen um bis zu vier zentimeterder ist wie groß normalerweise der ist eben so 15 meter lang 15 meter und wirdvier zentimeter also über die ganze maschine sprechen wir da schon von mehrals 50 metern dann ja und das muss ausgeglichen werden,auch von diesen Flanschen oder Bellows,die flexibel gestaltet werden müssen zwischen den verschiedenen Magneten,damit dort diese Längendilatation abgefangen werden kann.
Tim Pritlove
Wann ist der LHC das erste Mal in Betrieb gegangen?
Alexander Huschauer
Das erste Mal in Betrieb gegangen ist der 2008 und dann gab es einen kleinen Stopp 2008 bis 2009.
Tim Pritlove
Weil mit dem Magneten was schief gelaufen ist?
Alexander Huschauer
Genau, da ist in der ersten Phase, während einer Testphase ein bisschen was schief gelaufen.Da warst du aber noch nicht hier oder? Da war ich noch nicht hier. Ich bin seit 2011 hier.Aber da gab es einen, im Prinzip gab es einen elektrischen Kurzschluss in derVerbindung zweier Magnete.
Tim Pritlove
Ja.
Alexander Huschauer
Das hat dazu geführt, dass es dann einen Lichtbogen gab, der genau diese Verpackungdes Heliums dann mal durchtrennt hat.Das Helium dann begonnen hat dort auszutreten und eigentlich sind die Magnete,haben schon Sicherheitsvorkehrungen dafür eingebaut, dass sowas passiert.Aber das waren einfach Unmengen von Helium, die da ausgetreten sind.Diese ganzen Ventile, die da existieren, die waren nicht dafür ausgelegt.Und dementsprechend hat es dann eine riesige Druckwelle in der Maschine gegeben,als dieses flüssige Helium dann gasförmig geworden ist, durch diese Ventile austreten wollte.Der Druck hat sich immer weiter aufgebaut in diesem Kryostaten.Und dann hat es einfach dazu geführt, dass longitudinal entlang der Maschineeine extreme Druckwelle sich ausgebreitet hat und große Teile der Maschine einfach zerstört hat.Und da mussten dann auch so bis zu 50 Magnete ausgetauscht werden,was dann zu einem Stopp von einem Jahr geführt hat. Das Sicherheitssystem wurdeüberdacht und seitdem laufen wir dann auch wieder ohne Probleme.
Tim Pritlove
Also gebrannt hat er aber nichts. Nein, gebrannt hat er nichts.So eine reine mechanische Deformation, aber das ist ja auch schlimm genug bei diesen Geräten.Die kauft man ja auch nicht so von der Stange, die werden ja auch alle spezielldafür hergestellt. und da gab es dann wahrscheinlich auch keine mehr,die noch irgendwie auf Lager lagen.
Alexander Huschauer
Es gab da zum Glück noch Ersatzterrenner und Ersatzmagnete, absolut.
Tim Pritlove
Glück gehabt.
Alexander Huschauer
Glück im Unglück, das sagt gern.
Tim Pritlove
Ok, haben wir denn jetzt die Chain mehr oder weniger komplett?Wenn wir jetzt mal so die ganze Beschleunigung vielleicht noch mal kurz zusammenfassenvon der Quelle geht es durch den Linearbeschleuniger und da waren wir schonbei den Megaelektronenvolt oder waren das noch die Kilowatt?
Alexander Huschauer
160 Megaelektronenvolt und dann gehen wir in den Booster,da gehen wir zu 2 Gigaelektronenvolt, im Protonensynchrotron zu 26 Gigaelektronenvolt,im Superprotonensynchrotron zu 450 Gigaelektronenvolt Und dann schlussendlichim LHC zu 7 Teraelektronenvolt oder 7000 Gigaelektronenvolt Energie pro Strahl.Weil im LHC kollidieren wir zwei Strahlen aufeinander.Das heißt, vom SPS gibt es zwei Transferlinien, die einmal BIM1 und BIM2 in den LHC injizieren.Einmal läuft der Strahl im Uhrzeigersinn, einmal gegen den Uhrzeigersinn,in zwei unabhängigen Vakuumkammern.Und an den Interaktionspunkten, wo dann die großen Experimente angeordnet sind,dort werden die Strahlen dann vereint in eine einzelne Vakuumkammer und in Kollision gebracht.Diese Strahlen sind jetzt nicht kontinuierlich in der Maschine,die sind in Pakete zusammengefasst, die nennen wir Bunches.Particle-Proton-Bunches und im LHC haben diese Pakete 25 Nanosekunden Abstand.Also alle 25 Nanosekunden haben wir so ein Paket und insgesamt können wir so2800 dieser Pakete in der Maschine Speichern.Und in Kollision bringen.
Tim Pritlove
Speichern heißt im Ring behalten.
Alexander Huschauer
Im Ring behalten, weil das ist auch diese 1,2 Sekunden, über die wir gesprochenhaben, diese Basic Period, die trifft nicht wirklich auf den LHC zu.Der LHC ist einerseits eine Kollisionsmaschine, die eben Teilchen kollidierenlässt, aber andererseits auch ein sogenannter Speicherring, der die Protonenstrahlenüber Stunden speichern kann.Sprich die ganze Injektorenkette, die die sendet Strahl zum LHC,die füllt den LHC mit der Anzahl an Teilchen, Anzahl an Protonenpakete, die der LHC benötigt.Sobald dieses Füllen abgeschlossen ist, beginnt der LHC die Energie zu erhöhenvon den 450 GeV Injektionsenergie hoch auf diese 7 Teraelektronenvolt.Und danach beginnt man so eine Phase, in der verschiedene Maschinenparameterangepasst werden, um möglichst effizient nachher in Kollision gehen zu können.Und dann erst beginnt man Physik und das nennen wir dann Stable Beams,wenn die Strahlen eben stabil kollidieren und das kann mehrere Stunden dauern.Also der Rekord, dass die Strahlen im LHC gehalten wurden,sind um die 56 Stunden und so ein typischer Fill,also typische Dauer dieser Stable Beams ist so 8 bis 12 Stunden,in denen Kollisionen stattfinden, in denen die Direktoren dann die Kollisionsproduktemessen und langsam stetig nimmt dann die Teilchenanzahl in der Maschine ab,bis irgendwann nicht mehr genügend Teilchen vorhanden sind und dann wird dieMaschine eben neu gefüllt.
Tim Pritlove
Das heißt man, ich hab mir das glaube ich am Anfang so ein bisschen vorgestellt,für jede Kollision pumpt man einmal da so einen Strahl rein und dann ballertder anderthalb Sekunden später halt irgendwo drauf und das war's.Und wenn man wieder weitermachen will holt man sich halt einfach das nächste aus der Quelle.
Alexander Huschauer
Das ist halt ineffizient weil diese Rampe um von 450 GeV auf 7 TeraelektronenVolt zu kommen im LHC schon mal eine halbe Stunde dauert.
Tim Pritlove
Aha, das wäre meine nächste Frage gewesen, wie lange das eigentlich dauert.Eine halbe Stunde bis man auf die maximale Geschwindigkeit kommt.
Alexander Huschauer
Genau, bis man auf die maximale Energie ist.
Tim Pritlove
Das heißt, wie viel davon wird in den einzelnen der vier Ringe drauf verwendet?
Alexander Huschauer
Dieses Füllen, das dauert ungefähr eine halbe Stunde.
Tim Pritlove
Oder sind die alle im Prinzip gleichzeitig im Betrieb, die Ringe?
Alexander Huschauer
Die sind alle immer gleichzeitig in Betrieb. Die Strahlen für den LAC werdendurch die komplette Kette durchgesendet, in den LAC injiziert.Aber wir können immer nur eine bestimmte Anzahl von Teilchenpaketen erzeugen in den Injektoren.Sprich, wir brauchen viele Injektionen in den LAC von einer bestimmten Anzahl an Teilchenpaketen.Jetzt sagt man zum Beispiel, wir injizieren 144 Pakete von dem SPS in den LAC.Wir wollen im Endeffekt 2800 haben.Dementsprechend muss man diese Injektionen und diesen Prozess immer und immerwieder wiederholen, bis der LHC schlussendlich voll ist und erst wenn der LHCkomplett gefüllt ist, dann beginnt der LHC sein Energiereinschub.
Tim Pritlove
Also der wird sozusagen so richtig Druck betankt und so voll gemacht wie es irgendwie geht.Und was ist die Grenze dafür, wieviel Teilchen der aufnehmen kann und von wasfür einer Menge an Masse reden wir da?
Alexander Huschauer
Also so ein Protonen-Bunch, der hat 10 hoch 11 Teilchen.Also sind wir so bei 100 Milliarden Teilchen in einem solchen Bunch und dannhat man 2000 die da drinnen zirkulieren.Ist nicht viel. Ist nicht viel.
Tim Pritlove
Also nicht dass da jetzt Kilogramm Material rumfliegt, sondern eigentlich eher sehr sehr wenig.
Alexander Huschauer
Aber energetisch ist es extrem viel. Also die Energie, die in so einem Strahlgespeichert ist, vor allem bei der höchsten Energie im LHC, bei 7 TeV,die ist schon wirklich enorm.Und einerseits hängt das natürlich ab von der Ladung der Protonen,einerseits von der Anzahl der Teilchen, von der Anzahl der Bunche.Und da kann man dann schon sagen, dass wir so 500 Megajoule an Energie in einemStrahl speichern, was dann auch gefährlich für die Maschine werden kann.500 Megajoule kann man so eine Tonne Kupfer schmelzen.Wir machen oft den Vergleich so ein Hochgeschwindigkeitszug bei über 200 Kilometerpro Stunde hat ungefähr die gleiche gespeicherte Energie.Also kann man sich schon vorstellen, wenn der einen Unfall baut, was damit passiert.
Tim Pritlove
Ein Güterzug.Obwohl es sich quasi unbeschleunigt nur um wenige Gramm handeln würde sozusagen.
Alexander Huschauer
Also die Masse ist nicht das Problem, es ist wirklich die Energie.
Tim Pritlove
Ja klar, die Masse entsteht ja dann durch die Energie, ist ja letztlich das gleiche.Und diese Speicherung, gerade mit dem Beispiel,das war auch mal, was weiß ich, über zwei Tage da drin,das heißt, wenn man es einmal so beschleunigt hat mit diesen supraleitendenMagneten, Muss man dann auch nicht so viel Energie wieder hinzuführen,um das am Laufen zu halten oder muss das im Prinzip die ganze Zeit angetrieben werden?
Alexander Huschauer
Die Energie, die man braucht, ist jene,um das Helium kühl zu halten und um diese ganze Kryo-Anlage im Betrieb zu halten.Aber dann genau, dann haben wir keine resistiven Verluste, keinen Widerstandin den Spulen. Da zirkulieren die 11.000, 12.000 Ampere durch die Maschine.
Tim Pritlove
Weil es ja Supraleitend ist, also Hauptsache es ist kühl, aber die Kühlmaschinen,die fressen natürlich auch nochmal.
Alexander Huschauer
Absolut. Trotzdem haben wir im LHC dann einen konstanten Verbrauch von 40 Megawatt.
Tim Pritlove
40 Megawatt konstanter Verbrauch, solange der Ring in Betrieb ist.Ganz genau. Und wie oft, also ist der immer in Betrieb?
Alexander Huschauer
Gerade heute haben wir im Prinzip, oder gestern, die Commissioning-Phase vom LRC abgeschlossen.Sprich, er ist jetzt wirklich in den Physikbetrieb übergegangen und beginntjetzt langsam mit der Intensität und der Anzahl der Protonenpakete nach oben zu gehen.Das ist immer so ein, der Anfang des Jahres muss man immer wieder checken,dass wirklich alle Systeme richtig funktionieren und dass man dann langsam dieIntensität, die in der Maschine gespeichert wird, nach oben dreht,bis man eben dort ankommt, wo wir dann so gegen Ende Juni bis Ende des Jahres laufen.Und dann gibt es diese Winterstops, Wintershutdowns,und die sind dieses Jahr zum Beispiel von Ende Oktober Bis dann nächstes JahrFebruar, März, wo die Maschinen dann graduell wieder ans Netz gebracht werden.Vor allem im Winter, wenn auch der Strom relativ teuer ist, wird gestoppt.
Tim Pritlove
Deswegen?
Alexander Huschauer
Auch deswegen, absolut.
Tim Pritlove
Aber nicht nur deswegen?
Alexander Huschauer
Naja, einerseits braucht man natürlich Wartungsarbeiten, die jedes Jahr durchgeführt werden müssen,aber gerade auch mit den aktuellen Strompreisen und mit eventuellen Engpässenin der Stromlieferung und so stoppen wir auch früher, als wir normalerweise getan hätten.Also zum Beispiel dieses Jahr wird ein Jahr früher gestoppt,eben auch aus Energieeffizienzgründen.Und während dieser ganzen Zeit verbraucht der LAC diese 40 Megawatt und erstdann wirklich im Winter, wenn er abgeschaltet wird, dann geht dieser Verbrauch nach unten.
Tim Pritlove
Verstehe. Also der Grund,dass es abgeschaltet wird ist, man muss sowieso warten und man macht es dannam besten im Winter, weil dann spart man auch noch am meisten Strom und dannhaben manche auch noch ein bisschen Pause und man macht ja lieber einen Urlaubim Winter. Okay, verstehe.Kommt das eine und das andere zusammen.Eigentlich wollen doch alle nur Skifahren gehen.
Alexander Huschauer
Gibt es hier eine gute Infrastruktur. Hab ich auch gehört.
Tim Pritlove
Jetzt hast du erwähnt, es gibt ja diverse Punkte,an denen man, also sozusagen immer am Ausgang der kleineren Synchrotrone,da gibt es sozusagen die Möglichkeit Experimente zu fahren.Im reinen Kollisionsmodus, also sozusagen die Teilchen die beschleunigt sinddie treffen dann auf irgendwas auf, dieses Prinzip mit zwei Strahlen treffenaufeinander, das ist sozusagen LHC spezifisch, das geht nur in dem großen Ring.Jetzt gibt es ja glaube ich noch so eine Sonderzone, wo so Experimente aller Art angesiedelt sind.
Alexander Huschauer
Die North Zone oder die East Zone. North ist am SPS,East ist am PS, wo dann verschiedene User,wie wir die nennen, von außen hineinkommen können und verschiedenste Tests machen können,also zum Beispiel Materialien einfach bestrahlen, um zu sehen,wie sich die unter der Einwirkung von Protonenstrahlen oder Ionenstrahlen verhalten.Oder wirklich auch Grundlagenforschung zu machen, um sich anzusehen,wie zerfallen verschiedene Produkte, was sind die Zerfallsprodukte.Also einerseits gerade zum Beispiel dunkle Materie,natürlich einerseits gibt es die Forschung dafür am LHC,aber es gibt auch sehr viel Forschung in diesen ganzen experimentellen Zonen,wo man halt, nachdem die Möglichkeit der Masse dieser Teilchen,die zuständig sein können für die dunkle Materie, einen enormen Energiebereichspannen können, man nicht genau weiß, wo, in welchem Energiebereich sich diebefinden, sucht man im LHC danach, sucht man aber auch bei anderen Energien danach einfach.Und dafür sind diese verschiedenen Beschleuniger mit ihren unterschiedlichenEnergien wirklich bestens geeignet, wenn man verschiedene Experimente an verschiedenenBeschleunigern durchführen kann. Was jetzt das...Was der Unterschied ist zwischen diesen Kollisionsexperimenten und diesen Fixed-Target-Experimentenist, dass die Energien, die erreicht werden können, wesentlich geringer sind bei Fixed-Target.Man schießt den umlaufenden Strahl auf einen ruhenden Block.Da ist im Prinzip die Energie, die man erzeugt proportional zur Wurzel aus derEnergie der einfallenden Teilchen,während bei den zwei umlaufenden Strahlen einfach die doppelte Energie,die Energie jedes Strahles zählt und somit haben wir diese Kollisionen bei 7 TeV.Das führt zu einer Schwerpunktenergie von 14 TeV in beiden Strahlen und manhat halt viel mehr Energie zur Verfügung, die man in Materie umwandeln kann,als bei diesen Fixed-Target-Experimenten.
Tim Pritlove
Ok, Grundlagenforschung ist klar, das ist immer interessant und das steht jahier auch im Fokus. Aber es gibt auch andere Forschungen. Was ist das?Also Materialforschung, dass man in dem Bereich so einen Strahlenbeschleuniger auch benutzen kann?
Alexander Huschauer
Also wir haben zum Beispiel, wenn ich als Beispiel hernehme,die East Area am PS, dann gibt es dort eine sogenannte Test Facility und diewird auch dafür verwendet, dass all die großen LHC-Experimente, ATLAS, CMS, LS etc.Ihre Detektoren testen können und sehen, wie sich die Materialien,wie sich die Siliziumdetektoren verhalten unter Strahleinfluss.Also in diesem Sinne auf jeden Fall auch Materialtests für zukünftige Entwicklungender verschiedenen Bestandteile der Kette im Prinzip.Dann gibt es auch eine Facility, die nennt sich Heiratmat, wo wir mit hohenEnergien auf Materialien, auf verschiedensten Materialien die Strahlen schießen.Um dann eben einfach zu sehen, wie gut, wie, wie soll ich sagen,wie widerstandsfähig sind verschiedenste Materialien.Was für Schäden kann der Strahl erzeugen, abhängig von der Strahlgröße,von der Strahlintensität, von der Strahlenergie.Wenn wir verschiedenste Elemente im Beschleuniger einbauen, möchte man oft malneue Materialien ausprobieren und sehen, ob die vielleicht ein bisschen bessergeeignet sind für den jeweiligen Anwendungszweck. Das muss man vorher testen.Und dafür gibt es dann so eine Facility zum Beispiel. Dann gibt's...Unsere Antimaterie-Produktion mit dem Antiprotonen-Decelerator,ein Endschleuniger, der dazu führt, dass Teilchen langsamer werden.Also wie das dort funktioniert ist, man schießt wiederum Protonen auf einenMetallblock und filtert dahinter die Antiprotonen heraus.Das heißt, alle anderen Teilchen werden im Prinzip abgelenkt und weggeworfen,wenn man so möchte. Man filtert nur die Antiprotonen heraus.Die werden dann von einer speziellen weiteren Maschine, auch ein Synchrotron,das halt nicht Teil der Hauptkette ist, aber genauso ein Synchrotron ist,die werden von dort dann entschleunigt, zu einem weiteren kleinen Synchrotron geschickt vom AD,diesem Decelerator, zu Eleanor, der eine sehr geringe Energie am Ende hat unddort kommen wir zu antiprotonen Energien von nur 100 Kiloelektronenvolt.Also da sind wir dann quasi wieder von den Energien vergleichbar zum Beginnder Kette, wo wir die Protonen erzeugt haben.
Tim Pritlove
Gerade mal in der Source.
Alexander Huschauer
Genau, aber man braucht eben hohe Energien zu formen,die Antiprotonen zu erzeugen und dann möchte man sie aber extrem abbremsen,um sie einerseits untersuchen zu können und Vergleiche machen zu können zwischenAntiprotonen und Protonen.Andererseits aber auch einfach um Antivasserstoff zu erzeugen.Das heißt, man bringt diese Antiprotonen in Kontakt mit den Antiteilchen vom Elektron,dem Positron, und versucht daraus ein Antivasserstoffatom zu erzeugen und untersuchtdann die Eigenschaften dieses Antivasserstoffs und vergleicht sie mit Wasserstoff.Zum Beispiel die Energieniveaus, die so ein Antiwasserstoffatom mit sich bringt.Wie verhält es sich in der Schwerkraft, falls nach oben oder falls nach unten?
Tim Pritlove
Verhalten die sich denn sonst ähnlich wie ihre Äquivalente?
Alexander Huschauer
Ja, ja, ja.
Tim Pritlove
Ich weiß ja nicht, ich habe nicht so viel mit Antimaterie zu tun.Ist die jetzt hier gerade im Raum? Kann schon sein, ja?
Alexander Huschauer
Naja, das ist halt so eine der großen Fragen der Physik. Woher kommt diesesUngleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie?Ursprünglich, direkt nach dem Urknall geht man davon aus, dass ja beide irgendwiezu gleichen Teilen bestanden haben müssen, aber die Materie hat dann gewonnen.Wenn die beide wirklich identisch gewesen wären, dann löscht sich Materie undAntimaterie einfach aus. Dann gäbe es vielleicht gar nichts.Genau, aber wir sind immer noch da.Also da gab es dann irgendeinen Mechanismus, der dann dazu geführt hat,dass doch die Materie gewonnen hat.Und das möchte man auch untersuchen mit diesen Antimaterien.
Tim Pritlove
Das heißt die andere Antimaterie, die übrig geblieben ist, die ist vielleichtschon längst egalisiert, also das ist alles weg, aber man kann es sozusagenkurzfristig wiederherstellen?
Alexander Huschauer
Man kann sie erzeugen wieder genau.
Tim Pritlove
Okay, verstehe. Jetzt geht ja nicht immer alles nach Plan.Also wir hatten ja schon diesen kleinen Unfall, sowas erregt natürlich immerviel Aufmerksamkeit, gerade wenn es neu ist, aber was treten denn hier für Probleme auf?Also was geht denn auch mal schief oder was ist sozusagen das,worauf auch die ganze Zeit geachtet werden muss?Also Surveillance, Wartung und Reparaturen, was geht kaputt? Die Kühlung? Alles?
Alexander Huschauer
Viel.
Tim Pritlove
Das ist permanent auch.
Alexander Huschauer
Ja, auch permanent. Es ist halt doch ein riesiger Komplex mit verschiedenstenTechnologien, die im Einsatz sind. Mit verschiedensten Elementen.Magneten, Stromversorgungen, Kühlsysteme, Vakuumsysteme, Hochfrequenzsystemeund überall dort kann was kaputt gehen.Das kann einfach ein Kondensator sein in einer der Stromversorgungen,dass einer der Magnete dann einfach nicht mehr den Strom bekommt,den er eigentlich braucht, um die Strahlen auf der Bahn halten zu können.Dafür gibt es dann am CERN die Equipment-Experten.Also für jeden Bereich gibt es im Prinzip die Experten.Und wir in der Operations Group sind dafür zuständig. Wir haben Leute,die 24-7 auf Schicht sind, um diese Beschleuniger zu betreiben und eben auchdie Leistungsfähigkeit der Maschine nachzuverfolgen.Und immer wenn ein Problem auftritt, entweder selbst lösen zu können oder haltauch zu identifizieren, welche Leute muss ich kontaktieren, um jetzt diese eineStromversorgung zum Beispiel zu reparieren.Manchmal kann es sein, dass an einer Stelle zum Beispiel ein Problem mit dem Vakuum auftritt.Dann kontaktiert man den Vakuum-Experten, der sich das dann genau ansieht unduns sagt, okay, ist normal, erwarten wir, oder da haben wir vielleicht ein Lack,sollten wir uns mal anschauen. dann müssen wir mal in die Maschine hinein unddas vielleicht patchen.Dann, was wir gerade gestern wieder hatten, ein kritischer Punkt ist immer,Strahl von einer Maschine in die andere Maschine rüber zu schicken,weil man hat eben diese Kicker und man muss diese Kicker richtig timen,dass der Kicker in der einen Maschine den Strahl extrahiert,aber gleichzeitig gibt es in der anderen Maschine Kicker, die den Strahl injizieren.Also Extraktionskicker, Injektionskicker, die müssen aber mehr oder wenigergleichzeitig feuern, nur durch die Time of Flight, die die Teilchen halt brauchen,von einer Maschine zur nächsten und die halt synchronisiert.Und dafür gibt es einen ganzen Synchronisierungsmechanismus zwischen den Maschinen,wo die eine Maschine Informationen zur anderen Maschine sendet und wenn da malein Stück Hardware kaputt geht, dann kannst du auf einmal keine Strahlen mehr injizieren.
Tim Pritlove
Krass die spielen so Tennis miteinander, im Prinzip die Maschinen und wieviel Sensoren?Hat man dann so im Blick, also ich könnte mir vorstellen, dass es alles vollist mit Sensoren aller Art und dann hat man so einen Control Room,so einen War Room, wo 30.000 Bildschirme hängen.
Alexander Huschauer
Ja ganz so viele sind es nicht, aber wir haben schon, auf jeden Fall wir habendas CERN Control Center, den CCC, wo der Großteil aller Bioschleuniger kontrolliert wird.Und da haben wir unsere Vistas, die Bildschirme an der Wand hängen,die uns zu jeder Zeit Statusinformationen geben über die Beschleuniger selbst.Was ist die Intensität im Beschleuniger? Was ist das Magnetfeld im Beschleuniger?Welche Art von magnetischem Zyklus wird gerade gespielt? Wohin sollen dieseTeilchen geschickt werden?Habe ich Verluste, weil es kann auch sein, wenn eines dieser Elemente dann nichtfunktioniert im Beschleuniger, dann werde ich es in erster Linie dadurch sehen,dass ich irgendwo Strahlverluste habe.Das kann soweit führen, dass ich einen Alarm bekomme, weil an einer bestimmtenStelle der ganze Strahl zentriert einfach aus der Maschine rausgeschossen wurde,wo aber jetzt nicht die Transferlinie unbedingt ist.Dann kriege ich dort einen Alarm über unseren Radiation Monitor und dann mussich verstehen, welches Element nicht funktioniert und dazu geführt hat,dass wir den Strahl dort eben verloren haben.In größeren Maschinen ist das dann wirklich problematisch, weil dort eben diegespeicherte Energie im Strahl so hoch ist, dass, wenn das passiert,die Maschine beschädigt werden kann.Dementsprechend braucht man da schon spezielle Maschinenschutzkonzepte,die frühzeitig erkennen, ob irgendein Equipment fehlerhaft ist.In den kleineren Maschinen bis zum PS ist das jetzt nicht so problematisch,ab dem SPS wird das dann eben problematisch.In den kleineren Maschinen kriegt man halt einen Alarm und muss dann ein bisschenwarten, bis dieses Strahlungsniveau im Prinzip runtergegangen ist.Und dann nehmen wir den Betrieb wieder auf.Und oftmals kommt es auch vor, dass man dann direkt in die Maschine hineingehenmuss, weil Sachen, die kaputt gegangen sind, wirklich im Ring selbst nur zu reparieren sind.Und das können zum Beispiel Verstärker sein für diese Hochfrequenz-Kavitäten.Die haben oft Verstärker, die sehr nahe am Beam gebaut sind,damit die ganzen Kabellängen und dergleichen wesentlich ziemlich kurz sind.Und da muss man dann, da haben wir eine eigene Strahlenschutzgruppe,die kontaktiert man dann,die sagen, okay ihr habt so und so viel Stahl produziert in den letzten so und so viele Stunden,das heißt jetzt müssen wir dort 15 Minuten, 30 Minuten, eine Stunde warten,bis wir überhaupt hineingehen können in die Maschine, damit die Leute,die dort dann arbeiten, auch einfach nur eine minimale radioaktive Strahlendosis abbekommen.
Tim Pritlove
Das ist nett, ja. Gab's denn auch mal so einen Fehler, wo ihr irgendwie nurblöd geguckt habt und überhaupt nicht wusstet, was jetzt los ist?
Alexander Huschauer
So beginnt jeder Fehler.
Tim Pritlove
Die Frage ist, wie lange hält der Zustand an?
Alexander Huschauer
Ja das kommt wirklich auf den Fehler drauf an. Gestern früh hatten wir da einenFehler, der eben die Synchronisation zwischen Booster und PS betroffen hat undda haben wir so 3-4 Stunden mal herumgesucht, welches dieser Hardware-Moduledenn kaputt gegangen ist.Dann machst du ein Reboot von diesem Ding, dann funktionieren aber ein paarder Parameter sind nicht richtig abgespeichert worden im Memory,du musst sie neu setzen und es kann schon sein, dass das ein paar Stunden mal dauert.Auch manchmal ist es halt nicht so offensichtlich welches Element jetzt der Schuldige ist.
Tim Pritlove
Das wollte ich nämlich gerade sagen. Wenn man weiß wo das Problem ist,ist man ja schon mal relativ weit.
Alexander Huschauer
Richtig, richtig. Oftmals weiß man nicht und dann versucht man halt auszuschließen,was kann es nicht sein, bis man dann hinkommt und das eingrenzt.Und natürlich was uns oft Hilfe gibt, ist der Strahl selbst.Also wenn man den Strahl in die Maschine injizieren kann, aber dann zum Beispielin der Maschine nicht behalten kann, dann kann man den Strahl immer noch selbstmessen. Und man kann sich die Position des Strahls anschauen,man kann sich die Größe des Strahls anschauen, man kann sich die Energie des Strahls anschauen.Und das gibt dann oft auch einen Hinweis darauf, was schief geht.Ist er zum Beispiel zu groß der Strahl, dann funktioniert irgendeiner von diesenQuadrupolen nicht, dann funktioniert die Fokussierung nicht richtig.Ist er viel zu lang der Strahl, ist er nicht mehr ein Paket,sondern ist er so ein kontinuierlicher Strahl, dann sagen wir,dass der Strahl debunched ist, ist eben kein Bunch mehr.Dann funktioniert das mit den RF-Systemen nicht. Also so kann man sich mit demStrahl schon immer die Informationen holen, die man braucht,um zumindest einzugrenzen, wo man sucht, ja.
Tim Pritlove
Ich kenne das aus manchen Bereichen, wo in zunehmendem Maße so eine Maschinenüberwachungauch mit Machine Learning schon gemacht wird,dass man im Prinzip die Sensorik einfach die ganze Zeit irgendwie erlernt undwenn man einen Fehler hat,dann sagt man so, hier ist mal was kaputt gegangen, dass man quasi schon sichso langsam so ein System aufbaut, was so Frühwarnfähigkeiten hat,also quasi das Versagen von Sensoriken oder so gewisser Insicht vorher sagt.
Alexander Huschauer
Das ist das Stichwort preventive maintenance, also Wartung vorhersehen im Prinzip,bevor sie notwendig wird und Teile austauschen.Also wir haben Unmengen von Daten, die wir laufend abspeichern,natürlich einerseits der Experimente, aber auch wir auf der Beschleunigerseite.Wir haben wirklich ein System, das all diese Daten kontinuierlich lockt unddas einerseits über die Strahlqualität, aber andererseits auch über die Equipmentqualität.Und diese Datenmenge, die können wir dann eben verwenden, um Modelle zu trainierenund dann Vorhersagen zu machen.Man steckt noch ein bisschen in den Kinderschuhen für jetzt gerade diese Wartungsvorhersagen,aber wo wir viel Machine Learning oder Optimierung einfach verwenden,ist, um die Leistungsfähigkeit des Strahls zu verbessern.Es gibt Temperaturvariationen, im LHC gibt es zum Beispiel auch Einfluss der Gezeiten.Das sieht man auch, die Maschine ist relativ sensibel darauf, wie der Mond steht.Also die Parameter des Strahls können sich laufend ändern.Da kann natürlich der Operator, der die Maschine betreibt, intervenieren undverschiedene Parameter anpassen.Das passiert dann alle x Minuten, Stunden oder dergleichen, je nachdem,wie es erforderlich ist.Oder wir verwenden Optimierungsalgorithmen, die kontinuierlich die Strahlparameterüberwachen Und immer dann, wenn so ein Drift gemerkt wird, nachkorrigieren.Das hilft uns auch in vielen Teilen, die Leistungsfähigkeit unserer Strahleneinfach immer auf optimalem Niveau zu halten, sage ich mal.
Tim Pritlove
Das ist auf jeden Fall alles ein Moving Target. Es ist nicht einfach so eine Maschine,die man mal einschalten, dann läuft sie halt, sondern man muss eigentlich dieganze Zeit drauf schauen,man muss die ganze Zeit optimieren, gucken, dass nichts kaputt geht oder sichnicht zu schnell verschleißt und um sozusagen dann auch diesen Flow der Detektion,der letzten Endes das Ziel der ganzen Operation ist, nicht abreißen zu lassen.Trotzdem muss ja dann der Apparat ab und zu mal, also nicht nur gewartet werden,sondern es gab ja auch diese längeren Auszeiten, ich glaub das waren jetzt zwei große.
Alexander Huschauer
2019, 20, da war der letzte große Stopp, Long Shutdown 2.Davor gab es schon mal 2013, 14, gab es Long Shutdown 1 und jetzt für 26,27, 28 ist dann Long Shutdown 3 geplant.In den vergangenen zwei Jahren hat man sich darum gekümmert,dass die LHC-Injektoren bessere Leistungsfähigkeit haben,um sie vorzubereiten auf das Upgrade des LHC selbst, was 2026-2028 stattfindenwird, mit dem Ziel, dass wir mehr Kollisionen erzeugen können.Ein wesentlicher Parameter im LHC ist die Luminosität.Die sagt uns, wie viele Kollisionen pro Sekunde und pro Fläche können wir erzeugen.Das heißt, umso höher die Luminosität, umso höher die Anzahl der Kollisionen,die wir den Experimenten zur Verfügung stellen können.Und die Luminosität wird umso höher, je mehr Teilchen wir haben,haben oder je kleiner die Fläche unserer Teilchenpakete ist.Deswegen hat dieser vergangene Shutdown in den Injektoren dazu gedient,diese Strahlparameter zu verbessern, sprich mehr Teilchen in kleinere Strahldimensionenhineinpacken zu können.Wir haben im Prinzip für die LHC-Strahlen die Anzahl der Teilchen verdoppeltund die Fläche halbiert.Und somit können wir dann wesentlich höhere Luminosität zur Verfügung stellenfür die verschiedenen LHC-Experimente.Das war im Prinzip ein Upgrade-Programm, das rein ausgelegt war auf die Anforderungendes zukünftigen LHC, also High-Luminosity-LHC heißt dann das Upgrade vom LHC in den nächsten Jahren.Aber gleichzeitig ist das dann auch von Vorteil für alle anderen Experimente,die am CERN stattfinden, weil genauso diese verbesserte Strahlqualität auch denen zugutekommt.
Tim Pritlove
Also so kann man dann noch mehr rausholen aus dem LHC und dann wird ja,wie lange ist die Pause? In so einem Jahr?
Alexander Huschauer
Drei Jahre für den LHC.
Tim Pritlove
Drei Jahre?
Alexander Huschauer
Ja, wirklich große Umbauarbeiten sind da geplant. Da werden Teile der Magneteausgetauscht, da werden neueSysteme eingebaut, um diese Kollisionen eben noch effizienter zu machen.Und da braucht man dann doch einiges an Zeit, auch viel Arbeit passiert jetzt schon.Also alles was Infrastruktur betrifft, alles was neue Gebäude,neue Tunnelbereiche und so gibt, das wurde sogar schon alles fertiggestellt.Aber jetzt natürlich, jetzt holen wir noch so viel wie möglich raus aus derMaschine und warten auch noch bis die ganzen Bauteile dann wirklich zur Verfügungstehen, um dieses Upgrade machen zu können.Und dann wird die Maschine für drei Jahre abgeschaltet und abgegradet.
Tim Pritlove
Das ist schon echt speziell, dass man so eine unglaublich lange Auszeit hat.Für die Wissenschaftler stimmt das auch nicht so toll. Wobei so viele Datenwie hier anfallen, gibt es wahrscheinlich auch zwischendurch noch genug zu entdecken und auszuwerten.Also da wird einem nicht langweilig unbedingt.
Alexander Huschauer
Und es gibt auch noch die Injektoren. Also der LAC selbst wird drei Jahre stoppen,aber die Injektoren werden so ein, eineinhalb Jahre stoppen.Das heißt die ganze Physik in den anderen experimentellen Zonen,die beginnt vorher schon wieder.
Tim Pritlove
Also in dem Booster, in dem SPS, das läuft alles weiter, es ist nur der LAC.
Alexander Huschauer
Es ist ein kürzerer Stopp eben in diesem Maschinen.
Tim Pritlove
Okay gut, aber dann nach einem anderthalb Jahr kann man da zumindest schon malwieder arbeiten, aber der LHC der muss dann halt noch richtig hübsch gestrichenwerden sozusagen, bis alles hübsch ist.Okay, das heißt das ist dann sozusagen jetzt auch so der Ausblick für die zumindestabsehbare Zukunft, was jetzt auch schon ganz klar ist, dass das auf jeden Fall stattfinden wird.
Alexander Huschauer
Absolut.Dieses High-Luminosity-LHC-Projekt, das ist die Priorität für das CERN im Moment,dieses Upgrade durchzuführen.Da ist alles unterwegs, um diese neuen Elemente gerade zu konstruieren und einzubauen.Und das soll eben die LHC-Kette bis zum Jahr 2040 so in Betrieb halten,soll dann natürlich nach dem Upgrade wesentlich höhere Statistik den Experimentenzur Verfügung stellen, damit man schneller zu Entdeckungen kommen kann.Ungefähr ein Faktor 10 wird sich diese Luminosität erhöhen nach diesem Upgrade von dem LHC.Und das ist halt jener Schritt jetzt, um den LRC wirklich komplett auszunützen,bis ans Ende seiner Lebensdauer sozusagen.Und dann muss man halt schon darüber hinaus schauen und muss mal anfangen.Also der LRC ist 2008 in Betrieb gegangen. Die ersten Diskussionen und Vorschlägefür so eine Maschine sind 1984 gemacht worden.Also da ist wirklich eine lange Designphase, Entwicklung, Produktion,Installation und alles dahinter.Beim LHC ist es so, dass es damals schon in dem gleichen Tunnel,wo der LHC heute ist, eine Maschine gab, wo Elektronen und Positronen,also die Antiteilchen der Elektronen, beschleunigt und kollidiert wurden.Und da hat man im Prinzip einerseits die Elektronenspeicherringe oder Kolliderund andererseits die Protonenmaschinen.Mit Elektronen sagt man so, das sind Präzisionsmaschinen, weil die Elektronenkeine Substruktur haben.Das heißt, da treffen wirklich Elektronen auf Elektronen und man kann ganz genauphysikalische Prozesse damit untersuchen.Während diese Protonenmaschinen, Protonen, interne Struktur,Quarks, Gluonen, das heißt, da treffen keine Teilchen, keine einzelnen Teilchen,sondern da trifft man so ein Gemisch von Teilchen aufeinander.Dadurch entstehen extrem viele verschiedene Produkte, viel Background,den man auch gar nicht haben möchte, aber auch extrem viel Potenzial für neue Physik.Und deswegen heißen diese Protonen-Maschinen dann Entdeckungsmaschinen,oft, weil man damit eben neue Physik entdecken kann. Jetzt haben wir das Higgs-Bosonentdecken können vor zehn Jahren mit dem LHC.Natürlich möchte man weitere Dinge entdecken, aber man möchte genauso die Higgs-Eigenschaftenganz genau verstehen können. Und dafür braucht es im Prinzip wiederum so einePräzisionsmaschine mit höheren Energien.Die Eigenschaften des Higgs-Bosons direkt messen kann.Und deswegen wäre dann der nächste Schritt nach diesem High-Luminosity-LHC,nennen wir dieses Studiegerad FCC,Future Circular Collider, und das wäre dann eine Maschine, so wie es jetzt geplantwird, von 91 Kilometer Länge, die eben genauso hier in die Region hineinpassen würde.Also das ist auch dann schon sehr sehr herausfordernd in mehrerer Hinsicht.Natürlich in Hinsicht von Magnetfeldern, die man braucht für diese Maschine,in der Hinsicht von allein, wie baue ich diesen Tunnel, wie stabil ist das ganzeGestein, wo ich diesen Tunnel hinbaue, wie hoch sind diese Zutrittspunkte.Teilweise ist die Maschine dann unter dem Berg, da muss ich schon mal einensehr, sehr langen Access-Tunnel graben.Was ist dann Sicherheitsaspekte, wenn da unten irgendetwas passiert,wie komme ich rauf, wenn der Aufzug nicht funktioniert, all diese Dinge müssen dann beachtet werden.Aber so ein FCC für Elektronen und Positronen, das wäre so im Prinzip der nächstelogische Schritt, was die Beschleunigerkette betrifft, um dann diese Higgs-Propertiesim größeren Detail untersuchen zu können.Und dann wird das auch so aufgezogen, dass man nach diesem FCC-II auch wiederumeinen Protonen-Protonen-Beschleuniger machen kann.In dem gleichen Tunnel, in diesem gleichen 91 Kilometer Tunnel,eben gleich wie es mit diesem LEP unddem LAC war, dass man die vorhandene Infrastruktur wieder verwenden kann.
Tim Pritlove
Gleichzeitig oder als potenzieller Nachfolger?
Alexander Huschauer
Als Nachfolger, genau.
Tim Pritlove
Warum lässt sich das nicht gleichzeitig machen?
Alexander Huschauer
Weil dann auch die Kette, die dahinter steht, komplett andere Anforderungenwieder hat. Wir müssen Elektronen, wir müssen Positronen zur Verfügung stellen.Es sind auch die Zeitspannen, um wirklich all die Technologien,die Magnetfelder und so einmal technologisch herstellen zu können für so einenweiteren Protonen-Protonen-Kollider.Das ist auch noch in weiterer Zukunft. Das heißt, Machbarkeit ist auch eineandere Sache, da muss noch viel Forschung und Entwicklung hineingehen,bis man technisch diese ganzen verschiedenen Bauteile einfach wirklich herstellen kann.Deswegen sind das auch nicht die gleichen Zeitspannen.
Tim Pritlove
Also 27 Kilometer ist ja schon eine ganze Menge Holz.Im Prinzip was du ja sagst, du bist halt so Ingenieur und deine Maschine ist 27 Kilometer lang.Das ist schon ein Autobahntunnel, der nur ein paar Kilometer lang ist,wirft schon größere Wartungsfragen und Kontrollfragen auf sich,aber allein den Arbeitsplatz mal abzugehen, mit dem Fahrrad ist man ja schonden ganzen Tag unterwegs.
Alexander Huschauer
Ja auf jeden Fall. Die Fahrräder gibt es im Tunnel damit man sich fortbewegen kann.
Tim Pritlove
Wie fährt man denn hin an so einen Ort des Geschehens? Ist halt irgendein Magnet am schwächeln.Steigt man hier in den Tunnel und fährt da 10 Kilometer hin, macht man nichts?
Alexander Huschauer
Man steigt hier ins Auto, fährt hin zu einem der Access Points.
Tim Pritlove
Und wie viel gibt es davon?
Alexander Huschauer
Am ELC gibt es so acht Access Points, die verteilt sind.Einerseits bei den verschiedenen Experimenten, aber dann für die Hochfrequenz-Kavitäten zum Beispiel,dann gibt es Kollimationssysteme, die dafür sorgen,dass die Teilchen, die bei hoher Amplitude,also hoher transversaler Position,hoher horizontaler oder vertikaler Position, dass die quasi geschluckt werdenvon diesem Kollimatorsystem,bevor sie von den Magneten geschluckt werden würden,weil wenn wir Teile im Magneten verlieren,kann es dazu führen, dass dieses flüssige Helium sich erwärmt oder dass dieSpule dieser Supraleiter nicht mehr supraleitend ist,weil er eine lokale Erwärmung hat, das ist dann ein so genannter Quench,dann geht dieser Magnet dann von einem supraleitenden in einen normalleitendenZustand über und das möchte man einfach vermeiden während des Betriebs,weil das dauert dann acht bis zwölf Stunden bis man wieder recoveren kann unddas ist natürlich Maschinenzeit, die dann verloren geht.Und deswegen möchte man, bevor man solche Teilchen in den Magneten verliert,möchte man sie lokalisiert in sogenannten Kollimatoren.Das sind im Prinzip Metallblöcke, die möglichst nah am Strahl positioniert sind,aber nicht zu nah, um den Hauptstrahl zu absorbieren,aber eben Teilchen, die dann aufgrund der Kollisionen wird der Strahle auchimmer größer und größer,dann kann es passieren, dass eben Strahlteilchen zu höherer Amplitude kommenund die werden dann von diesen Metall-Kollimatoren absorbiert,bevor sie den Magneten treffen würden.
Tim Pritlove
So ein Absicherungssystem. Aber bist du schon mal rumgefahren?
Alexander Huschauer
Rumgefahren noch nie.
Tim Pritlove
Ist auch ein bisschen langweilig.
Alexander Huschauer
Geht auch gar nicht, weil du hast dann diese Interaktionspunkte,da ist dann wirklich die Maschine, der Beschleuniger ist getrennt von dem Experiment,das dahinter in dieser großen Halle steht.Da könntest du jetzt auch nicht weiterfahren.
Tim Pritlove
Okay, es ist eh segmentiert.
Alexander Huschauer
Ja, es gibt verschiedene Sektoren, nennt man das im LHC zum Beispiel.
Tim Pritlove
Okay, da ist man auf jeden Fall ganz gut unterwegs. Aber es ist auf jeden Fallein Maschinenpark, der sich sehen lassen kann und es ist die größte Maschine der Welt, oder?
Alexander Huschauer
Absolut, es ist die größte Maschine der Welt, der LHC. Der Beschleunigerkomplexist der größte Beschleunigerkomplex der Welt.Also wir haben hier schon einiges an Potenzial zu bieten, das dann natürlichauch sehr ansprechend ist für verschiedenste Institute, Universitäten dergleichenaus aller Welt, die dann hierher kommen, um ihre Experimente durchzuführen.
Tim Pritlove
Vielleicht zum Schluss nochmal so ein Blick in den Rest der Welt.Das ist ja aber nicht das einzige Synchrotron.Es gibt ja auch Beschleunigerringe an anderen Standorten.Was sind denn so die nächstgrößten Systeme und gibt es irgendeinen der auchnochmal ein ganz anderes Prinzip verfolgt oder andere technologische Ausrichtungenhat in irgendeiner Form?
Alexander Huschauer
Also es gibt natürlich ein paar Laboratorien, die sich wirklich mit Grundlagenphysik beschäftigen.Aber die Teilchenbeschleunigung oder die Anwendung der Teilchenbeschleunigerin der Grundlagenphysik macht nurungefähr 4-5 Prozent der Anwendung der Teilchenbeschleuniger weltweit aus.Natürlich gibt es einige größere Maschinen. Es gab zum Beispiel das TevatronFermilab, die haben genauso Protonen-Antiprotonen-Kollisionen gemacht in der Nähe von Chicago.Es gibt das Brookhaven National Lab in der Nähe von New York.Dort gibt es den Relativistic Heavy Ion Collider.Es gibt dann eben einerseits diese RIG, der Gold beschleunigen kann,wie er auch die Bleionen beschleunigen kann und können, um dann so ein Quark-Gluon-Plasmaherzustellen, wie es zum Beispiel in dem Alice-Detektor vor allem untersucht wird.Also um so eine Suppe von Teilchen im Prinzip zu erzeugen, die.Wo jetzt keine Atomkerne mehr gebunden sind, wo alle Teilchen frei herum existierenund diesen Status knapp nach dem Urknall im Prinzip zu reproduzieren.Und das kann man am RIG untersuchen, das kann man am LAC untersuchen mit Blei.Dann gibt es Programme in China zum Beispiel, um auch größere Beschleunigerzu bauen, die existieren aber noch nicht. Das ist ein bisschen so vielleichtein Konkurrenzprogramm.Es gab früher, am CERN gab es auch der SPS, der war früher mal ein Protonen-Antiprotonen-Kollider.Der ist dann umgebaut worden, der hat begonnen als SPS, als Protonenmaschine,wurde dann umgebaut in eine Protonen-Antiprotonen-Maschine und später wiederzurückgebaut in eine reine Protonenmaschine.Und dann gibt es halt extrem viele Anwendungen in Medizin,in Industrie, von wesentlich kleineren Anlagen,die Energien sind dann nicht mehr vergleichbar, aber gerade in Krankenhäusern,wo man Radioisotope herstellt, um die dann für Bildgebung zu verwenden,Positronenemissionstomographie, wo man etwas injiziert bekommt in den Körper,das sich dann zum Beispiel an Tumorzellen anlagern kann, erzeugt dann Photonen,die gemessen werden von Detektoren.Diese Stoffe muss man irgendwo erzeugen, dann muss man sie in den Körper bringen.Und dann gibt es natürlich auch Strahlentherapie, kann passieren mit Elektronenund dann Gamma-Strahlen,die erzeugt werden, es gibt Protonen oder Kohlenstoff-Ionen-Zentren,die wirklich dazu dienen, dass jetzt Krebstumore behandelt werden.Und je nachdem, ob man jetzt Elektronen verwendet zum Beispiel,wenn man oberflächennahe Tumore hat, kann man relativ gut Elektronen verwenden,weil die einen Großteil ihrer Energie nahe der Oberfläche, nahe der Haut nachdem Eindringen in den Körper verlieren.Andererseits dann, wenn man einen Tumor hat, der an kritischen Stellen sitzt,jetzt zum Beispiel neben dem Herz, hinter dem Aug, im Gehirn irgendwo,dann möchte man nicht unbedingt den Großteil der Energie beim Eintritt in denKörper verlieren und dann weniger Energie am Schluss überhaben.Da verwendet man Protonen und Kohlenstoff zum Beispiel, weil man mit denen dezidierteinstellen kann, wo soll die Energie verloren werden und somit kann man wirklichso einen Tumor scannen aus verschiedensten Richtungen und diese Tumorzellendann mit so einem Synchrotron zerstören.Das heißt, das braucht dann aber für so Protonen- oder Kohlenstoffionentherapiebraucht es wirklich ein eigenes Beschleunigerzentrum mit eigenem LINAC,Quelle LINAC, Synchrotron, verschiedenste Behandlungsräume, Transferlinien,während so Elektronenbeschleuniger dann vielleicht so drei, vier,fünf Meter Platz brauchen und dann wesentlich besser in ein Krankenhaus hineinpassen zum Beispiel.Und dann gibt es das noch in der Industrie, dass man sterilisiert zum Beispiel,Bakterien abtötet, dass man biologische Experimente versucht,dass man in der Halbleiterindustrie die die Oberflächenbeschaffenheiten verändert,indem man Ionen mit Beschleunigern einbringt in verschiedene Elemente.Also es gibt wirklich eine riesige Bandbreite an Anwendungen von Beschleunigern,die über die Grundlagenforschung hinaus geht.
Tim Pritlove
Okay, also wenn man sich da ein bisschen auskennt, gibt es genug Betätigungsfelderauf jeden Fall. Aber am CERN scheint ja noch genug abzusehen zu sein,dass hier noch genug Ingenieursbedarf ist auf absehbare Zeit.Ja, Alexander, dann würde ich sagen, haben wir es erstmal oder haben wir nochirgendwas ganz Wichtiges vergessen, was du noch allen mit auf den Weg geben willst?
Alexander Huschauer
Naja, vielleicht so.Abschluss können wir noch ein bisschen die Verbindung zum Kosmos wiederum machenmit einem der Experimente, das wir auch hier haben, nämlich Cloud.Jenes Experiment, das untersucht, wie Wolken formiert werden,wie verschiedenste kleine Teilchen, wie Aerosole am Himmel,in den verschiedenen Atmosphären, Ebenen zu dieser Wolkenbildung beitragen undvor allem wie der Einfluss von kosmischen Strahlen auf diese Wolkenproduktion ist.Da haben wir eine sogenannte Cloud Chamber, das ist im Prinzip eine große Stainless-Steel-Chamber,die extrem gute Oberflächeneigenschaften aufweist.Innerhalb dieser Kammer werden dann verschiedene Gase eingelassen,verschiedene Aerosole zugefügt.
Tim Pritlove
Was heißt denn extrem gute Oberflächenbeschärfung? Also gut in welcher Hinsicht? Glatt?
Alexander Huschauer
Genau, damit sich dort eben an den Wänden keine Elemente anhaften können,sondern dass die wirklich in diesem Volumen der Kammer dann existieren und zuder Wolkenbildung beitragen.Und dann kann man einerseits untersuchen, wie so Aerosole in der Luft auch alsKeime für Wolken dienen dienen und wie die physikalischen Modelle,übereinstimmen mit diesen Experimenten und andererseits kann man dann von demPS einen Strahl von Protonen auf wiederum so ein Target schicken,Sekundärteilchen erzeugen, die dann durch diese Kammer hindurch gehen und sichanschauen, wie diese quasi nachgebildeten kosmischen Strahlen die Wolkenbildung beeinflussen.
Tim Pritlove
Tun sie denn?
Alexander Huschauer
Sie tun auf jeden Fall zu einer gewissen Art und Weise.Man kann nämlich solche durch Kollisionen, wenn diese Teilchen kollidieren mitden Molekülen, dann werden andere Teilchen erzeugt, andere Aerosole,die dann wiederum ein Keim sein können für weitere Wolkenbildung und so.Was die Frage ist jetzt natürlich auch im Hinblick auf Klimawandel,inwiefern sind diese Wolken ausschlaggebend für den Klimawandel,wie gut passen unsere Modelle, wie gut können wir das vorhersagen,weil das eine große Unsicherheit ist, um die Zukunft auch vorauszusagen.Und deswegen gibt dieses Experiment auf jeden Fall gute, sage ich mal,grundlegende Einblicke, wie die Physik dahinter funktioniert und wie wir unsereModelle verbessern können, umin Zukunft einfach immer besser und bessere Vorhersagen machen zu können.
Tim Pritlove
Wahnsinn, unglaublich praktisch so ein Beschleuniger. Ich finde,jeder sollte einen haben. Vielleicht gibt es ja demnächst auch im Supermarkt.Alexander, Vielen vielen Dank für die Ausführung, das war sehr aufschlussreich und spannend.
Alexander Huschauer
Dankeschön, hat mich gefreut beim Gespräch, danke dir.
Tim Pritlove
Ja und ich bedanke mich auch wieder fürs Zuhören hier bei Raumzeit.Bald geht es weiter hier im Programm mit dem CERN und noch so einiges auf euch zu. Tschüss, bis bald!

Shownotes

RZ111 CERN: Geschichte und Erfolge

Das CERN in Genf und die Grundlagenforschung für Teilchenphysik

1954 gegründet, war das CERN von Anfang an Friedens- und Forschungsprojekt in einem. Der aufsteigenden Bedeutung der Kernforschung trug dieser neue Standort in Genf Rechnung und versammelte Wissenschaftler aus Europa und aller Welt, um zu erforschen, was die Welt im innersten zusammenhält. In seiner über 70-jährigen Geschichte konnte das CERN nicht nur grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse liefern sondern machte auch durch nebenläufige Durchbrüche wie die Erfindung des World Wide Webs von sich reden. Als 2012 durch die Experimente am CERN auch noch das lang gesuchte Higgsfeld bestätigt und damit der letzte gesuchte Baustein des Standardmodells der Teilchenphysik gefunden wurde, hatte das CERN die Aufmerksamkeit der ganzen Welt und steht seitdem wie kein anderer Standort für die Bedeutung der Grundlagenforschung in der Wissenschaft.

Dauer:
Aufnahme:

Manfred Krammer ist Leiter des Experimental Physics Department am CERN, das die Schnittstelle zu allen wichtigen Gruppen innerhalb des CERN darstellt. Wir sprechen über die Geschichte des CERN und die Anfänge der Grundlagenforschung in der Teilchenphysik, über die ersten Meilensteine des CERN und die Besonderheit der Entdeckung des Higgsfelds.


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Transkript
Tim Pritlove
Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit, dem Podcast über Raumfahrt und andere.Kosmische Angelegenheiten.Mein Name ist Tim Pridlaff und ich begrüße alle hier zur 111.Aufnahme von Raumzeit und ja, ich reise ja immer gerne im Rahmen dieses Podcastsund hab schon den ein oder anderen Standort in Europa abgeklappert.Eins fehlte mir auf jeden Fall noch und das war ein Standort in Genf.Konkret befinde ich mich jetzt hier am Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire.So wie es eigentlich offiziell nicht mehr heißt, aber mal hieß und die Abkürzungnach wie vor beibehalten hat, nämlich das CERN.Also hier der Standort für Kernforschung und Europa, finde ich,wird der Sache gar nicht so richtig gerecht.Eigentlich ist es der internationale Standort für Kernforschung.Was es genau ist und welche Bedeutung das hat, warum es das gibt,das erzählt uns heute mein Gesprächspartner für heute, nämlich Manfred Krammer.Hallo, herzlich willkommen bei Raumzeit.
Manfred Krammer
Ja, hallo. Ich freue mich auch, dass ich heute dabei sein kann.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,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.Aber zwischen 12.000 und 13.000,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 ihrganzes Leben, ihr ganzes Forschungsleben hier an Zern, andere kommen vielleichtnur 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 Gastwissenschaftlernhier ihre Experimente durchzuführen.Das heißt, wir betreuen die Experimente, alle Experimente an Zern und meineAbteilung ist natürlich an einigen, hauptsächlich natürlich an den großen Expertendirekt auch als Institut beteiligt.
Tim Pritlove
Und das heißt Sie sind so ein bisschen auch die Schnittstelle zu diesen anderenWissenschaftlern sozusagen, vom internen Team nach außen.
Manfred Krammer
Wir sind die Schnittstelle zu den internationalen Teams, wir sind aber auchauf der anderen Seite die Schnittstelle zu den sehr internen Abteilungen.Zur Maschine, zum Legal Service, zu den Human Resources, also wir sind sozusagendie Schnittstelle für die User und die Experimente.
Tim Pritlove
Alright, dann schauen wir doch vielleicht nochmal kurz auf Ihre persönlicheGeschichte. Wann hat es denn angefangen mit der Wissenschaft bei Ihnen?
Manfred Krammer
Ja, ich habe in Österreich auf der Technischen Universität Technische Physikstudiert und bin relativ früh mit dem CERN in Berührung gekommen.Ein Professor von mir hat mich für ein Praktikum empfohlen, aus dem dann eineDiplomarbeit geworden ist.Das war Anfang oder Mitte der 80er Jahre.Nach kurzem Aufenthalt zurück inWien bin ich dann für meine Dissertation ebenfalls an den CERN gekommen.Ja und damit war es um mich geschehen. Ich war sozusagen ein CERNOA und habedann den Rest meines Forschungslebens nicht direkt am CERN verbracht,sondern bei einem Institut in Österreich, Institut für Hochenergiephysik,Aber ich habe immer für Experimente am CERN gearbeitet.Bin also sozusagen immer hin und her gebändelt, bis ich dann 2016 eingeladenwurde, 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 Geschichteund Wesen der Organisation einsteigen und ich kann auch gleich verraten,das wird hier nicht die letzte Sendung sein, die ich vom CERN sende oder hier aufnehme,sondern es wird eine ganze Reihe von Gesprächen geben, die hier ins Detail gehen,insbesondere was die einzelnen Instrumente betrifft und wir wollen das haltdann entsprechend noch vertiefen.Das ist also jetzt in gewisser Hinsicht nur der Auftakt.Und ja, jetzt müssen wir mal so ein bisschen in die Geschichte auch der Wissenschaft zurückrudern,weil Kernforschung, klar, das war dann halt irgendwann mal ein Thema,aber gab ja auch mal eine Zeit, da wusste man noch gar nicht,dass es sowas gibt wie ein Kern.Also konkret geht es ja hier um den Atomkern, die Atomkernforschung und dasist ja sagen wir mal in dem Bereich auch wirklich der Ort für Grundlagenforschung.Also sehr viel mehr Grundlagenforschung glaube ich als hier geht nicht.Und wer sich vielleicht auch gewundert hat, warum ich das Thema überhaupt hierin einen Podcast reinwerfe, der eigentlich ganz klar mit Raumfahrt angefangen hat.Für mich ist so ein bisschen Zern Raumfahrt auf dem Boden, so wie Raumfahrtja auch oft so ein bisschen Zern in Space ist. Also nicht alles ist deckungsgleich,aber sehr viel der Erkenntnislage wird ja im Weltall gewonnen.Aber vieles wird eben auch teilweise hier gewonnen und letzten Endes arbeitenbeide Bereiche ja extrem an der Erforschung der Grundlagen.Aber wann entstand denn überhaupt in der Wissenschaft die Notwendigkeit dieseArt von Forschung vorzunehmen?
Manfred Krammer
Ja, vielleicht sollte man, wenn man über die Geschichte des CERN spricht,auch die Motivation für die Gründung des CERN erwähnen.CERN wurde 1954 gegründet, also nächstes Jahr feiern wir 70 Jahre.Und eine der Hauptmotivationen für die Gründung war, den CERN als eine Art Integrationsprojektfür westeuropäische Wissenschaftler zu gründen, kurz nach dem furchtbaren Zweiten Weltkrieg.Da sah man darin eine Notwendigkeit. Der CERN war sozusagen eines der erstenIntegrationsprojekte in Europa.Und als Forschungszweig hatte man, wie Sie schon erwähnt haben,Kernphysik ausgewählt.Und das war damals die Zeit, als man begonnen hat, kernphysikalische Untersuchungenmit Beschleunigern durchzuführen.Und daher wurde als erstes Gerät hier am CERN, aus heutiger Sicht ein relativkleiner Beschleuniger, das Synchrozyklotron, gebaut.Das ist eine Maschine, die man heute als Museumsstück noch an dem Originalort besichtigen kann,passt in eine Halle, ist ein großer Magnet, in dem Protonen auf gewisse Energien beschleunigt werdenund dann für kernphysikalische Untersuchungen zur Verfügung stehen.Und damit hat man damals exotische Teilchen untersucht.Diese hat man vorher in der kosmischen Strahlung gefunden. Die Erde wird jaandauernd von der kosmischen Strahlung bombardiert, die größtenteils aus Protonen besteht.Und diese Protonen erzeugen kernphysikalische Reaktionen in der Atmosphäre.Und bei Untersuchung dieser, was dann bis zur Erde herunterkommt,die langlebigen Teilchen, hat man Teilchen gefunden, die neu sind, die exotisch waren.Das ist zum Beispiel das Myon, ein schwerer Verwandter des Elektrons,beziehungsweise hat man dann Teilchen gefunden, die auch nicht in das damaligesehr einfache Schema gepasst haben.Aber natürlich, Untersuchungen der kosmischen Strahlung, das lässt sich sehrschwer planen. Und wie ich bereits gesagt habe, nur die langlebigen Teilchen,die bei diesen Reaktionen entstehen, kommen bis zur Erdoberfläche.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,weil das Tor für diesen ganzen Forschungsbereich und überhaupt das Verständnisdieser Welten und das Bedürfnis das zu untersuchen begann ja im Prinzip erst so grob Anfang des 20.Jahrhunderts. So als die großen Revolutionen angestoßen wurden in beide Richtungen,Relativitätstheorie von Einstein, aber eben dann vor allem auch die ganzen Erkenntnisserund um die Quantenmechanik und dieses Bemühen der Wissenschaft überhaupt erstmalsozusagen zu verstehen, wie man so schön sagt, was die Welt im Innersten zusammenhält.Noch mal Goethe zitiert zu haben und das musste sich ja dann auch erst mal findenund auch dieses Konzept von Strahlung,Radioaktivität, also wann hat sich denn überhaupt das wissenschaftliche Bildsoweit geformt, dass man wusste womit man es zu tun hat?
Manfred Krammer
Ich habe gar nicht so sicher mit den Experimenten von Rutherford,Alpha-Strahlung auf Goldfolien.Da hat man zum ersten Mal gesehen, dass es so etwas wie einen Kern geben muss,dass die Materie durchlässig ist, aber aus Korpuskeln, aus Kernen besteht.Ich würde sagen, das war der Beginn des Verständnisses, des Aufbaus der Materie.Vorher hat man wahrscheinlich einen schwammigen Begriff von Materie gehabt,aber zu dem Zeitpunkt hat man dann begonnen, Teilchen zu identifizieren.Kerne und das erste Elementarteilchen und ein Elementarteilchen,um das vielleicht zu erklären, ist ein Teilchen, das sich nicht weiter unterteilenlässt, sozusagen mit unserem Wissen heute punktförmig ist.Und das erste dieser Elementarteilchen war das Elektron, das man entdeckt hatvor etwas mehr als 100 Jahren.
Tim Pritlove
Und bis dahin gingen wir ja davon aus, dass das Atom das schon vielleicht sei,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 kleinstemögliche Baustein der Materie.
Tim Pritlove
Aber war halt nicht so. Genau und dann ist halt daraus sozusagen die Erkenntnisdarüber langsam geworden, dass es eben Teilchen gibt, aber ich glaube man hatam 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,hat festgestellt, der Kern besteht noch aus Protonen und Neutronen,man hat das Elektron gehabt und eigentlich hätte das auch ausgereicht und reichtauch aus, um das Biodensystem der Elemente zu erklären.Und dann kam, was ich vorher vielleicht schon erwähnt habe, Untersuchungen,dass der kosmischen Strahlung als plötzlich ein Teilchen auftauchte,das Myon, das ähnliche Eigenschaften hat wie das Elektron, nur viel schwererwar. Das hat gar nicht reingepasst.
Tim Pritlove
Aber wie konnte man denn das, also was hat sich denn da technisch bereits entwickelt,dass man das überhaupt messen konnte?
Manfred Krammer
Es wurden die ersten Detektoren entwickelt, die solche Teilchenspuren nachweisen konnten.Es gab damals die ersten Detektoren, die nicht nur nachweisen konnten,dass es Strahlung gibt, sondern auch verschiedene Größen dieser Teilchen messen konnte,wie Ablenkungen in einem Magnetfeld, Spuren und daraus konnte man dann schließen,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,ich weiß nicht so ganz genau, wie so die Abfolge war, aber ein Teilchen kommtdazu, das Myon kommt dazu, also irgendwann bestand ja sozusagen dieser Bedarfmit, okay wir müssen das Feld neu sortieren.Wir müssen hier in irgendeiner Form ein neues Konzept finden.Man kam so vom Atom, das dann auf einmal aus Teilen bestand und jetzt muss jaquasi die Formel wieder neu aufgestellt werden.
Manfred Krammer
Ja, die Physik und im Speziellen natürlich, was wir jetzt Teilchenphysik nennen,ist ein Wechselspiel zwischen Theorie und Experiment.Die Experimentatoren messen etwas, finden etwas Neues, messen eine Abweichungund dann gibt es Theoretiker, die das versuchen zu erklären,die daraus ein Modell basteln, um das zu erklären.Umgekehrt kann es natürlich auch sein, dass Theoretiker ein Modell aufstellenund dann etwas vorhersagen, nachdem die Experimentatoren suchen und es entwederbeweisen oder falsifizieren.Also es ist ein Ping-Pong-Spiel zwischen Experimenten und Theoretikern und diesesPing-Pong-Spiel hat langsam zur Entwicklung eines Modells, einer Theorie geführt,die wir jetzt das Standardmodell der Teilchenphysiker nennen.Begonnen hat es natürlich sehr einfach.Ein paar einfachen Teilchen und Theorien, die das erklären konnten.Dann fand man etwas, was da nicht hineinpasst.Dann haben wieder ein paar sehr clevere Theoretiker ein anderes Modell vorgeschlagen,das aber auch Vorhersagen gemacht hat. Und da sind wir dann schon in der Zeitdes Zern und der Teilchenphysik mit Beschleunigern.Denn diese Vorhersagen konnten dann zum ersten Mal einen Beschleuniger überprüft werden.Zum Beispiel mit dem Synchrozyklotron am CERN konnte eine gewisse Theorie zurFall von Pionen das erste Mal gemessen werden und somit ein Teil,was wir jetzt das Standardmodell nennen, bewiesen werden.
Tim Pritlove
Ich würde gerne mal diesen Gedankengang versuchen nachzuvollziehen,warum man jetzt sozusagen auf Beschleunigung kam.Also man versucht ja zu beobachten. Man hat jetzt durch verschiedene Experimente,wie das erwähnte Rutherford Experiment, also erstmal rausgefunden,okay da strahlt was und so wie wir das beobachten, passt das mit unserer bisherigenTheorie nicht mehr zusammen. Es muss sozusagen Teilchen geben.Was ist denn dann sozusagen die Entwicklungskette da in der in der Theorie undin der Praxis und in der Technik gewesen zu sagen wir müssen jetzt irgendwasbeschleunigen um hier näher an die Wahrheit zu kommen?
Manfred Krammer
Die Beschleuniger brauchen wir.Teilchen zu erzeugen, die eine höhere Masse haben.Je stärker die Energie ist, die wir im Beschleuniger erzeugen können,umso schwerere, massereichere Teilchen können wir erzeugen. E ist gleich imc², die berühmte Formel.Und als offensichtlich war, dass es schwerere Teilchen geben muss,hat man begonnen, immer größere Beschleuniger zu bauen. Und tatsächlich mitjedem neuen Beschleuniger, der ein neues Energiespektrum eröffnet hat,hat man wirklich was Neues gefunden.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,nur eine größere Masse hat.Ähnliche Teilchen hat man beiden 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.Dann kennen wir aber auch sogenannte Mesonen, die bestehen ebenfalls aus Quarks,aus zwei Quarks und davon gibt es auch eine ganze Reihe.Das erste Teilchen, das man kennengelernt hat, war das sogenannte Pion und dannhat man ein Teilchen gefunden, das Kaon, das sich wiederum ähnlich verhaltenhat als das Bion, aber schwerer war, wie wir jetzt wissen, weil es ein schwereres Quark enthält.Und um diese von Bionen auf Kaonen, um das immer weiter zu untersuchen,hat ein Beschleuniger mit immer höheren Energien gebraucht.
Tim Pritlove
Also was macht das Prinzip der Beschleunigung? Wie kam man überhaupt darauf,dass man einen Beschleuniger braucht?Das so ein bisschen versuche ich gerade herauszufinden.
Manfred Krammer
In der Analogie, ich denke jetzt, das ist natürlich lang vor meiner Zeit gewesen,ich denke natürlich in der Analogie zur kosmischen Strahlung.Wir wissen ja, kosmische Strahlung hat sehr hohe Energie, wusste man damals sicher auch.Die kosmische Strahlung trifft auf die Atome, Atomkerne der Gashülle und wennman das nachvollziehen möchte im Labor braucht man natürlich Beschleuniger,um Protonen auf höhere Energie zu bringen, um dieses Phänomen der kosmischenStrahlung nachvollziehen zu können unter kontrollierten Bedingungen.
Tim Pritlove
Das gibt mir auch die Gelegenheit auf eine andere Sendung zu verweisen,die ein bisschen mit diesem Thema zusammenhängt, Raumzeit 104.Da geht es um das Cherenkov Teleskop Array, was ja auch die kosmische Strahlungversucht zu analysieren und dabei eben konkret diesen Effekt,diese Cherenkov Strahlung auswertet, während die kosmische Strahlung auf dieAtmosphäre der Welt, der Erde auftaucht und dort halt Lichtspuren hinterlässt,die in diesem Fall von diesem Array gemessen werden.Und das ist im Prinzip das, was man im Beschleuniger versucht nachzubauen.Hier liegt die Masse zwar rum, aber sie ist halt nicht schnell und wenn mansie irgendwie beschleunigen will, muss man sie halt irgendwie auf Trab bringen.Das heißt, das sind wir jetzt sozusagen in der Zeit kurz vor CERN.Das war sozusagen die Erkenntnis.Es wurden erste Beschleuniger-Systeme gebaut in einem sehr überschaubaren Raumund man hat einfach gesehen,okay, jetzt haben wir hier schon eine ganze Halle voll gebaut oder wie großdie 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.Parallel dazu wurde aber auch der nächste Beschleuniger schon geplant und mitdem Bau begonnen. Das ist das Proton Synchrotron.Das hat immerhin schon einen Umfang von fast 800 Meter und damit hat man jetztdann natürlich deutlich höhere Energien erreicht und konnte damit Teilchen studieren,die noch höhere Massen haben.Das Prinzip war damals das sogenannte Fixed-Target-Experiment-Prinzip.Man hat hauptsächlich Protonen in diesen Beschleunigern auf hohe Energien gebrachtund diese dann auf ein Target geschossen.Das Target ist ein Materieblock, das kann Blei sein,Eisen sein, aber auch Wasserstoff, Gas und hat dann untersucht,welche Wechselwirkungen, welche Reaktionen diese hochenergetischen Protonenin dem Target verursachen.Indem man nach dem Target die Detektoren aufgebaut hat. dann konnte man dieTeilchen untersuchen, die bei den Reaktionen entstehen.Und das BS, das ebenfalls Ende der 50er Jahre gebaut wurde, ist noch immer im Betrieb.Es ist ein Vorbeschleuniger jetzt vom großen LHC, zu dem wir sicher noch sprechen kommen.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.Also die Wissenschaft hat sozusagen erstmal festgestellt, gut,Kernforschung ist wichtig, weil das ist etwas, was uns überhaupt erstmal dieGrundlagen bringt, Physik überhaupt zu verstehen und die offenen Fragen zu beantworten.Und mit den Grundlagen, die so in den 30er Jahren gelegt wurden,theoretischer Natur und dann praktischer Natur, kann man dann eben schnell aufdiesen Punkt so beschleunigen, sind ein wenig der Schlüssel zur Erkenntnis.Das würde ich mal so festhalten.Also es ist jetzt nicht nur so irgendeine Technologie,sondern es ist schon so eine richtige Schlüsseltechnologie, die wirklich dazubeitragen kann, diesen Teilchen zu überhaupt erstmal zu kartieren und dann ebenauch daraus Schlüsse zu ziehen, was gehört jetzt hier eigentlich zu was,was hat worauf einen Einfluss, was besteht aus was.Also Beschleuniger sind nicht irgendwas, sondern Beschleuniger sind sozusagen essentiell.Und das ist dann das, was letzten Endes, gerade eben nach dem Krieg,sozusagen das verbindende Element war,wo man gesagt hat, okay es ist jetzt Zeit für ein wirklich großes wissenschaftlichesGesamtexperiment und einen neuen Standort und dann eben in dem Zuge vielleichtauch noch so ein Friedensprojekt,um an dieser Stelle die Grundlage zu schaffen für die weitere wissenschaftliche Forschung.Kann man das so stehen lassen? Ja, ja.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 Beschleunigeran, mit den ersten kernphysikalischen Experimenten.Wie gesagt, den Begriff Hochenergiephysik, Teilchenphysik, hat es damals sicherlich noch nicht gegeben.Dann die nächste Maschine, um zu höheren Energien zu kommen,war der Proton-Synchrotron.Damit konnten dann Teilchen erzeugt werden, die deutlich höhere Energien haben.Die wurden in der Zwischenzeit bei anderen Forschungseinrichtungen entdeckt,wie zum Beispiel das Chum-Teilchen in Amerika, Reaktionen, wo diese Teilchenmit ins Spiel kommen konnten, dann am CERN ebenfalls untersucht werden.Die Erkenntnis kam dann im Wechselspiel, wie ich bereits gesagt habe,mit der Theorie, dass es noch schwerere Teilchen geben musste.Dann schon langsam die Erkenntnis gekommen, dass man zur Erklärung der Phänomene,die wir sehen, es mehr als diese drei, vier damals bekannten Quarks,wir reden jetzt hauptsächlich von Quarks, geben muss.Und daher hat man dann begonnen, einen noch größeren Beschleuniger am CERN zubauen. Jetzt sind wir am Anfang der 70er Jahre. Das ist das sogenannte SPS.Das war dann immerhin immerhin bereits ein Beschleuniger mit ungefähr 7 km Umfang,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,damit auch alle das nachvollziehen können. Bei so Beschleuniger hört man haltimmer so, okay, alles klar, wir beschleunigen jetzt hier so die Teilchen.Das macht man ja nicht eben so mit Haushaltsgerät.Man nimmt also irgendein Atom oder ein Teil davon und will den jetzt sozusagenauf die Reise schicken. Man will hohe Geschwindigkeiten erzeugen.Jetzt nimmt man ja nicht eine Zwille, sondern man muss ja in irgendeiner Formsowas leiten und es handelt sich ja immer um etwas extrem kleines.Was sind also sozusagen die Grundkomponenten, die man braucht,um diese Beschleunigung überhaupt zu erreichen?
Manfred Krammer
Ja zum einen muss ich das widersprechen, man macht es auch mit Haushaltsgeräten.Tatsächlich. zumindestens die Zuhörer, die noch einen Röhrenfernseher zu Hausehaben, das ist ein einfacher Beschleuniger.Die Elektronen werden in der Röhre beschleunigt und treffen dann den Schirmund erzeugen den Lichtblitz. Ein einfacher Beschleuniger.Durch Anlegen eines elektrischen Feldes werden Elektronen beschleunigt.Das ist das Grundprinzip eigentlich, nachdem auch die großen Beschleuniger funktionieren.Auch hier erzeugen wir ein elektrostatisches Feld.Und in diesem Feld, bei Durchlaufen des Feldes, werden die geladenen Teilchen,egal ob es jetzt Elektronen oder Protonen sind, beschleunigt.So, das ist das einfache Prinzip eines Linearbeschleunigers.Jetzt, Linearbeschleuniger hat natürlich das Problem, dass man die Teilchen,dass er sehr lang werden kann.Und daher ist man übergegangen, Kreisbeschleuniger zu bauen.Und um geladene Teilchen auf einem Kreis zu halten, braucht man Magneten.Ein geladenes Teilchen, das fliegt, beschleunigt wird, würde nur geradeaus fliegen.Jetzt brauche ich einen Magneten, um die Teilchen auf eine Kreisbahn zu zwingen.Und dann kann ich die Teilchen durch dieses elektrostatische Feld bei jederUmdrehung durchschicken.Ich habe also eine Beschleunigungsstrecke und die Teilchen fliegen da zigmalin der Sekunde durch und werden zu immer höheren Energien beschleunigt.Das ist der Prinzip eines Kreisbeschleunigens. Also ich brauche ein elektrostatischesFeld und Magneten, die die Teilchen auf einer Kreisbahn halten.Die Energie ist jetzt beschränkt durch die Energie, die ich zuführen kann durchdas elektrostatische Feld, aber auch durch die Abstrahlung, die Teilchen produzieren,wenn sie auf einer Kreisbahn fliegen.Ein Teilchen, das in eine Kreisbahn gezwungen wird, strahlt Energie ab,die ich wieder zuführen muss.Das kann ich jetzt insofern umgehen, als ich immer mehr Energie zuführe oderden Ring größer machen, damit weniger abgestrahlt wird.Das ist das Wechselspiel zwischen Größe eines Beschleunigers,elektrostatisches Feld und dann auch Magnetfeld.Das ist der Grund, warum, wenn ich zu höheren Beschleunigern komme,möchte ich zu höheren Energien kommen, weil ich immer größere Ringe brauche.
Tim Pritlove
Also ein klassisches Bigger is better Ding.Wenn ich jetzt das Magnetfeld brauche, um das Teilchen erstmal so in die Bahnzu zwingen, was macht das Teilchen schneller? Also was sorgt für die eigentliche Beschleunigung?
Manfred Krammer
Die Teilchen müssen ein Spannungspotential durchlaufen.In dem Spannungspotential werden sie dann beschleunigt. Also ich lege an derBatterie einen Volt an, wenn ein Teilchen durchfliegt, gewinnt es die Energie von einem Elektrovolt.Jetzt deswegen ist es natürlich sehr wenig, wir wollen ja auf Gigaelektronen,Voltärelektronen kommen. Und da gibt es das Prinzip der Kavitäten.In Kavitäten entstehen stehende Wellen, die ein elektrostatisches Feld erzeugen,das die Teilchen beschleunigt.Diese Gravitäten wurden auch so um die 50er, 60er Jahre entwickelt.Natürlich werden jetzt immer besser, immer effizienter, werden superleitend.Und das sind die Beschleunigerstrecken, die es zum Beispiel in LHC an einerStelle entlang des Ringes gibt.Und die Protonen jedes Mal, wenn sie bei dieser Stelle vorbeikommen,bekommen sie Energieschub.
Tim Pritlove
Das sind diese Hohlraumresonatoren.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.Und wann haben sich denn das erste Mal dann auch konkrete Erkenntnisse daraus,aus dieser Arbeit ableiten lassen?
Manfred Krammer
Ja, vielleicht der erste Meilenstein, wenn man so will, oder die erste großeEntdeckung am CERN war die Entdeckung der neutralen Ströme.Wir haben hier auf der einen Seite die Quarks und Leptonen, also die Teilchen,die Materieteilchen, aber diese Teilchen müssen ja miteinander interagieren,sonst wäre das Universum sehr einfach und fad sozusagen.Und da kennen wir vier Grundkräfte, elektromagnetische Kraft,schwache Kernkraft, starke Kernkraft und die Gravitation.Und bei der schwachen Kernkraft war nicht klar oder war nicht sicher,ob es auch einen sogenannten neutralen Strom gibt, also eine Wechselwirkung,bei der keine Ladung ausgetauscht wird.Und der Nachweis für diesen neutralen Ströme wurde hier am CERN mit Hilfe desPS-Beschleunigers in einer sogenannten Blasenkammer erbracht.Das war der erste, würde ich sagen, große Entdeckung am CERN.War eigentlich nur der Anfang für ein wirklich besseres Verständnis dieser schwachen Wechselwirkung.Der Beweis, dass es einen neutralen Strom gibt, fordert auch,dass es ein Austauschteilchen gibt für diesen neutralen Strom.Das nennen wir jetzt das Z-Boson.Und genau dieses Z-Boson wurde dann ungefähr 20 Jahre, 15 Jahre später,hier am CERN ebenfalls entdeckt.Mit dem nächsten Beschleuniger.
Tim Pritlove
Um es gleich mal, um ein paar Leute noch mitzunehmen, weil man kommt ja hierschnell ins Schlingern in dieser ganzen Begriffswelt.Also Quarks, Leptonen, grob gesagt Quarks so ein bisschen das was so die Grundlagefür die Atomkerne darstellt, Leptonen ist quasi mehr so die Elektronenwelt,beides zusammen macht ja so die Atome aus.Und die vier Kräfte sind ja, ich frage ab und zu mal so Leute nach den vierGrundkräften und es ist gar nicht so, wie soll ich sagen, also Gravitation hatjeder schon mal gehört, beim Rest gibt's unterschiedliche Antworten.Schwache Kernkraft ist halt so ein bisschen die Treibkraft hinter der Radioaktivität,das was irgendwie sozusagen auch in der Lage ist so die Atome wieder zu zersetzen,die ja ansonsten sehr stabil sind.Die starke Kernkraft hält alles zusammen und die elektromagnetische Kraft istja sagen wir mal die bekannteste, das ist so das was uns hier irgendwie ermöglichtam Tisch zu sitzen und nicht in tausend Strahlen zu zerfließen. Das.Heißt...Diese erste Erkenntnis war vor allem erstmal eine Erforschung dieser schwachen Kraft,primär, die einem viele Rätsel aufgegeben hat und überhaupt die Radioaktivitätauch so ein bisschen am Anfang der ganzen Idee des Teilchen Zoos auch stand.Was hat dann diese Erkenntnis der neutralen Ströme klar gemacht?Also war das sozusagen eine Erfüllung einer lang gepflegten Theorie und wo mansich schon immer gedacht hat, das müsste so sein oder war das dann so revolutionärmit so oh hoppala ist ja ganz anders als wir gedacht haben?
Manfred Krammer
Nein, parallel dazu wurde eine Theorie entwickelt, die sowohl die elektromagnetischeKraft als auch die schwache Kraft als die Erscheinung einer einzelnen Urkraft erklärt.Also sozusagen die beiden Kräfte in einem mathematischen Konzept,in einer mathematischen Theorie, die wir jetzt die elektroschwache Theorie nennen, zusammenfasst.Und in dieser Theorie braucht man eben diese neutralen Ströme.In dieser Theorie gibt es drei Austauschteilchen.Wir stellen uns ja die Wechselwirkung der Kräfte so vor, indem sie Teilchen austauschen.Das bekannteste Teilchen, sicher für jeden Hörer bekannt, ist das Photon.Es tauscht die elektromagnetische Kraft aus. Für die schwache Kraft gibt esjetzt die W- und die Z-Bosonen.Also zusammen brauchen wir dreidieser 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.Also diese, genau, Photon ist glaube ich sehr bekannt, weil ich meine das machtdas Licht, deswegen auch der Name.Aber das Licht halt letzten Endes ja auch nur Elektromagnetismus ist,ist glaube ich mittlerweile allgemein bekannt.Und die anderen wechselwirkenden Teilchen,also die, die sozusagen, kann man das sagen, so Quarks und Leptonen ist mehrso das Ist und die Wechselwirkungen, also die Bosonen, die sind mehr so das,was wird und sich ändert.
Manfred Krammer
Mit einem leichten philosophischen Touch kann man das vielleicht so sehen.Wir nennen es auf der einen Seite sind es die Materie Teilchen,also das was sie als ist bezeichnen und das andere ist die Wechselwirkung zwischenden Teilchen, ebenfalls ausgetauscht durch diese Posonen, das sind ebenfalls Teilchen.
Tim Pritlove
So das heißt mit dieser Entdeckung wurde erstmal klar,es gibt überhaupt erstmal eine unmittelbare Beziehung zwischen diesen beiden Kräften,von denen man weiß, dass es sie gibt, die man messen konnte, beschreiben konnte,für die die Theorie auch da war, die Beobachtungen gepasst haben,nur ob sie komplett separat voneinander existieren oder dann doch irgendwasmiteinander zu tun haben, das war dann sozusagen diese Entdeckung, die dann,Haben Sie es gesagt, ein neutraler Strom, der keinen Ladungsaustausch vornimmt.Wie muss man sich das vorstellen?
Manfred Krammer
Also nachgewiesen wurde es, indem durch das Proton-Synchrotron am CERN wurden Neutrinos erzeugt.Das sind Leptonen, gehören zur Klasse der Elektronenmyonen und so weiter.Sie haben die Eigenschaft, dass sie keine Ladung haben, extrem leicht sind.Wir wissen gar nicht wie leicht.Wir haben noch keine Messung, praktisch durch alle Materie durchgehen,denn sie wechseln wirkend nur schwach.Und mit einem solchen Neutrinostrahl, Myon-Neutrinostrahl, den man hier erzeugthat, das hat man dann auf ein Target geschossen, in einer Blasenkammer,und hat dort Wechselwirkungen mit den dort vorhandenen Elektronen gesehen.Und zwar so, dass sich die Elektronen nicht umgewandelt haben,sondern einfach gestreut wurden.Also es war eine Wechselwirkung, ein Myon Neutrino geht rein,trifft ein Elektron und man sieht ein Myon Neutrino auf der anderen Seite rauskommen,ebenfalls mit einem Elektron. Also kein Austausch von Ladung.Vermittelt durch die sogenannten Z-Bosonen. Aber der Beweis,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,man schafft es halt, Teilchen auf hohe Energien hochzufahren,in dem der Ring schön groß ist, die Magnetfelder entsprechend stark sind unddie Hohlraumresonatoren ihrer Arbeit leisten.Das Teilchen fliegt, hat sehr viel Energie, aber wie kann ich jetzt sozusagendiese Erkenntnis aus dieser Beschleunigung herausziehen?
Manfred Krammer
Man bringt die Teilchen zu einer Wechselwirkung. Also man schießt,wie ich schon gesagt habe, die Protonen zum Beispiel auf ein Target und dannuntersucht man, was rauskommt.Man misst alle Teilchen, die bei der Reaktion entstehen.Man misst, in welchem Winkel sie entstehen, man wisst, welche Teilchenart,mit welchem Impuls sie entstehen, wie häufig gewisse Reaktionen stattfinden,weil nicht jede Reaktion ist gleich.Und das vergleicht man dann mit der Theorie, vergleicht man mit den theoretischenVorhersagen. Und im besten Fall stimmt das natürlich überein.
Tim Pritlove
Wie viel Prozent sind denn hier Theoretiker und wie viel Prozent sind denn hierso die Experimentalphysiker.Weil das ist ja immer so der Witz bei den Physikern, dass so die Theoretikerund die Experimentalphysiker so ein bisschen separate Türme sind,die auf unterschiedlichen Inseln wohnen.Aber hier kommt dann wirklich alles zusammen.
Manfred Krammer
Ja, wobei der CERN ein experimentelles Labor ist,also ich leite ja das Department für experimentelle Physik, ich habe knapp tausendLeute 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 natürlichmit den vielen tausenden Theoretikern auf der ganzen Welt zusammen.Also ich traue mir jetzt keine Aussage treffen, ob es mehr Theoretiker oderExperimentalphysiker gibt. Ich glaube es gibt mehr Experimentalphysiker,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 Rätselder Natur zu entziffern. Für Theoretiker macht es keinen Sinn eine Theorie zuentwickeln, die keiner überprüfen kann.Und für uns Experimentalphysiker macht das ja auch keinen Sinn,etwas zu messen, wenn wir keinen Anhaltspunkt haben, was soll jetzt eigentlichherauskommen laut Theorie. Das heißt wir brauchen einander.
Tim Pritlove
Kommen wir wieder zurück zu der Weiterentwicklung des CERNs.Also nach diesem ersten Durchbruch, was hat denn das bewirkt?Also was, wie kann man sich denn das so vorstellen, was war denn so die Wirkung dieser Entdeckung,dieser neutralen Ströme auf einerseits die wissenschaftliche Öffentlichkeitweltweit, auch die Legitimation des Projektes in der Politik?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,das waren ganz andere Zeiten.Informationsfluss war viel langsamer, es gab natürlich kein Internet,neue Erkenntnisse haben sich nur langsam herumgesprochen über Publikationen,Das hat sicher Monate gedauert, bis es publiziert war, andere Forscher gelesen haben.Also der Erkenntnisgewinn und die Informationenverbreitung damals war natürlichviel, viel langsamer, als es heutzutage ist.Inwieweit die Politik damals Notiz genommen hat von den Entdeckungen und Arbeitenan CERN, ja, bin ich mir nicht allzu sicher.Aber natürlich, ich denke, nachdem der CERN ja dann weiter Zukunft hatte undgrößere Projekte beschlossen wurden, dass es natürlich sehr positiv gesehenwurde von den Mitgliedsländern.Parallel dazu, muss man auch sagen, hat sich ja die Mitgliedschaft am CERN weiterentwickelt.Gegründet wurde der CERN von zwölf europäischen Mitgliedsländern.Mittlerweile haben wir 21 Mitgliedsländer und etliche assoziierte Mitglieder.Das heißt auch die Community und die Anzahl der Mitgliedsländer im CERN hatsich ja mit den immer größer werdenden Projekten auch erweitert.
Tim Pritlove
Mir fällt auch grad so ein bisschen ein, in meiner Wahrnehmung,es war jetzt auch nicht gerade meine Jugendzeit, so die 50er, 60er Jahre,aber die waren ja einfach auch extrem geprägt von einem Glauben des technischenFortschritts und Aufbruchs und insbesondere die Atomtechnologie spielte da ja eine große Rolle.Mal abgesehen jetzt von den.Militärischen Entwicklungen, Kernkraftwerke, unbegrenzte Energieversorgung,das war ja alles solche Träume,die dort aktiv ausgelebt wurden,überall wurden entsprechende Kernkraftwerke auch gebaut und es war generellja auch so ein Zustand der,Ich würde fast sagen auch Dankbarkeit für wissenschaftlichen Fortschritt,der ja nun gerade in der ersten Hälfte des 20.Jahrhunderts dazu beigetragen hat, auch viele konkrete Probleme der Welt vonErnährung bis hin zu Transport zu lösen und fundamental voranzubringen.Also innerhalb von 50 Jahren hat sich ja die Welt enorm verändert,vielleicht so sehr wie seitdem auch nie wieder.Gut Internet ist jetzt nochmal vielleicht in eine andere Dimension und in gewisserHinsicht sehen wir ja auch immer noch eine exponentielle Beschleunigung in manchenBereichen, aber sagen wir mal was so das Leben an sich der Leute betrifft hatsich ja wirklich sehr viel verändert.Und das war ja dann auch so ein bisschen das Vertrauen, was in so ein großeswissenschaftliches Experimentsystem reingesteckt wurde.
Manfred Krammer
Diese Aufbruchstimmung und diese Technologie, glaube ich, war damals sicher präsent.Obwohl im Namen des CERN Kernphysik vorkommt, hat sich der CERN aber relativrasch zu wirklich der fundamentalen Grundlagenforschung entwickelt.Hier am CERN wurde nie Kernphysik an sich betrieben.Ich muss jetzt vorsichtig sein, wir haben nämlich einige Einrichtungen hieram CERN, wo wir sehr wohl kernphysikalische Untersuchungen machen.Aber am CERN wurde nie an Atomkraftwerken und schon gar nicht an irgendwelchenMilitärforschungen, Das wurde ja von vornherein ausgeschlossen,in der Konvention gearbeitet.Also der CERN hat sehr früh wirklich die fundamentalen Fragen versucht zu beantworten,was die Welt, wie Sie gesagt haben, innestens zusammenhält.Und daher, der CERN wurde, glaube ich, schon eher als Grundlagenprojekt gesehenund weniger als eine Einrichtung, die angewandte Forschung betreibt.Erst später hat man dann vielleicht erkannt, dass diese Grundlagenforschungsehr viel produziert und entwickelt, was man im angewandten Bereich braucht.Beschleunigertechnologie, auch die Detektoren, die wir entwickeln,ist der zweite große Bereich am CERN, wird vielfach in der Medizin verwendet.Computing, World Wide Web brauche ich glaube ich nicht extra erwähnen,aber die ursprünglichen Ziele und nach wie vor die Ziele des CERN sind absoluteGrundlagenforschung, für die es unmittelbar keine Anwendung gibt.Vielleicht darf man auch nicht vergessen, denke ich zumindest, dass am Beginn des CERN,die Maschinen, die wir jetzt besprochen haben, vielleicht bis hin zum SBS,der dann immerhin schon sieben Kilometer war, keine so riesigen,gigantischen Projekte sind, wie wir sie jetzt vielleicht sehen.Das hat sich ja alles mit der Zeit entwickelt. Das waren ja am Beginn kleineGruppen, wenige Leute, die Experimente gemacht haben.Erst mit der Zeit, als die Beschleunigung immer größer wurden,die Experimente immer komplexer, die Fragestellungen immer komplexer,hat sich das hin zu Kollaborationen entwickelt, die jetzt aus 3000 Wissenschaftlern bestehen.Eine Entwicklung, die übrigens nicht nur in der Teilchenphysik stattgefundenhat, sondern auch in anderen Bereichen der Wissenschaft.
Tim Pritlove
Kommen wir vielleicht noch mal zu diesen Meilensteinen, um daran auch vielleichtso ein bisschen die Entwicklung auch festmachen zu können. Also wenn ich dasrichtig sehe, diese neutralen Ströme, das war so 73, so größenordnungsmäßig.
Manfred Krammer
Aber diese W&Z-Busse waren 1983.Dazu musste, das ist vielleicht interessant zu erklären, dazu musste der SPSumgebaut werden. Der SPS wurde gebaut als eine Maschine für Fixed-Target-Experimente,ich habe das schon erklärt.Beschleunigt die Protonen und schießt sie dann auf einen Materioblocker undmacht dann die Messungen. Aber da geht sehr viel Energie verloren.Wenn das Proton auf einen Block trifft, geht viel der Energie hinten wieder raus.Viel effizienter wäre es, wenn man Protonen frontal qualitieren lässt.Da hat der Karl Rubia, weil man sozusagen doppelte Geschwindigkeit hat,mehr sogar frontal volle Energie bei der involvierten Teilchen,steht dann zur Verfügung.Und da hatte der Karl Rubia, später der Nobelpreisträger, die Idee gehabt, wir bauen das SPS um.Zu diesem Zeitpunkt gelang es bereits am CERN Antiprotonen zu erzeugen.Das sind die Antiteilchen der Protonen. Ein Proton besteht aus drei Quarks,ein Antiproton aus drei Antiquarks, hat aber sonst gleiche Eigenschaften außerentgegengesetzte Ladung.Und er hat jetzt die Idee gehabt, man kann eigentlich in dem gleichen Ring,im Uhrzeigersinn die Protonen, gegen den Uhrzeigersinn die Antiprotonen.Wenn man sich überlegt, wie die Felder der Magnete wirken, wirken sie genauentgegengesetzter, 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,die gleichen Kavitäten, Hohlraumresonatoren und beschleunigt in die eine RichtungProtonen, in die andere Richtung Antiprotonen und kann sie dann zu einem Frontalcrashin 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.Wenn Sie einen Proton nehmen, wenn die Energie groß genug ist und Sie siehst,dass Sie auf ein Plei-Target kommen hinten alle möglichen Teilchen heraus.Unter anderem auch Antiprotone.Sehr selten. Aber wenn man eine gute Apparatur aufbaut, kann man diese Antiprotonenvom Rest der Teilchen separieren.Und mittlerweile wissen wir auch, wie wir sie aufheben können.Also wir haben mittlerweile Regale, magnetische Fallen, wo wir Antiprotonen speichern.Vielleicht kommen wir zu dem später zurück. Das ist ein ganz spannendes Thema.Aber bleiben wir bei dem SPS.Der SPS wurde umgebaut. Zwei Experimente wurden gebaut, UR1 und UR2.Ich hatte das Vergnügen, als kleiner Student beim Experiment UR1 mitarbeiten zu können.Und durch diesen Frontal-Crash der Protonen und der Antiprotonen stand genugEnergie zur Verfügung, um die W- und Z-Bosonen zu erzeugen. Und so gelang derNachweis der W- und Z-Bosonen.Das war sicher das größte, bis zur Entdeckung des Higgs, das größte Erfolg amZehren, der Nachweis der W- und Z-Bosonen.1983, ein Jahr später, hat der Karl Rubia gemeinsam mit dem Simon van der Meer,einem Beschleunigerexperten, den Nobelpreis bekommen.Das Simon van der Meer, dem ist es gelungen die Maschine so umzubauen,dass die Antiprotonen auch fokussiert bleiben und in der Maschine bleiben.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 Medienweltschon so ein bisschen verändert.Das dürfte dann schon ein bisschen mehr Impact gehabt haben oder dauerte dasimmer 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.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 einTeilchen Physik studiert.
Tim Pritlove
Wie ging es dann weiter?
Manfred Krammer
Ja, jetzt, wir haben ja gesprochen über die Personen, elektroschwache Wechselwirkung.Gibt es drei Personen, Photon, W und Z Person.Und der große Unterschied ist zwischen diesen Personen der riesige Masseunterschied.Die Photonen sind masselos, deswegen fliegen sie auch mit Lichtgeschwindigkeitund ähnlicher Reichweite.Die W- und Z-Personen haben zwischen 80 und 90 Gigaelektronenvolt Masse.Das entspricht der 80 bis 90 fachen Protonenmasse.Also das sind riesige, schwere Auslausteilchen.Und das passt nicht ganz zusammen. Da fehlt etwas in der Theorie.Und da haben viele Theoretiker damals nachgedacht, wie kann das,oder die Überlegung fand schon in den 60er Jahren statt, Wie kann man dieseungroßen Massenunterschiede erklären?Und da kommen wir jetzt schon langsam zum Higgs, zum Higgs-Feld.Einige Theoretiker, allen voran die Theoretiker Braut,Angler und Higgs, haben dann eine Theorie aufgestellt, dass es im Universumein Feld geben muss, das für diese Massenunterschiede verantwortlich ist.Wir nennen es jetzt das Braut-Angler-Higgs-Feld.Und der Higgs war der Theoretiker, der erkannt hat, dass wenn es ein solchesFeld gibt, dann muss es auch ein Teilchen dazu geben, das Feldteilchen.Und deswegen nennen wir das Higgs-Boson jetzt Higgs-Boson.
Tim Pritlove
Da müssen wir vielleicht nochmal einen kleinen Physik-Exkurs einwerfen und soein bisschen auf diese Idee dieser Felder kommen.Das ist ja eine komplexe Materie.Das Verständnis, was ich so ein bisschen für mich erlangt habe oder glaube erlangt zu haben,Also ich rede quasi von dieser Quantenfeldtheorie, also die Annahme,dass eigentlich für jedes Teilchen, korrigieren sie mich, werden sie wahrscheinlichgleich tun, mehr oder weniger eigentlich auch ein passendes Feld dazu existiert.Wir eigentlich quasi dadurch in der Vorstellung von einer permanenten,wabernden Masse unterschiedlicher Feldtypen umgeben sind und diese ganzen Teilchen,die wir dann sozusagen finden, sind dann so mehr oder weniger Zuspitzungen in diesem Feld.Kulminationen, die dann sozusagen greifbar, quantisierbar,also zählbar werden, die diskret abgeteilt sind,die sozusagen so viel aus diesem Feld herausragen, dass man sagen kann,da ist ein sichtbares, greifbares, zählbares Element aus diesem Feld.Ist das ein Bild, was passt?
Manfred Krammer
Ja, ich würde das Einzige, was ich korrigieren würde, wir sind nicht von denFeldern umgeben, sondern durchdrungen von all diesen Feldern.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,weil so dieses, diese ganze Welt aus so herumfliegenden Objekten sich zusammenzubauen,macht's auch irgendwie schwierig, weil einfach alles permanent irgendwie kollidiertund wie ein riesiger Billardtisch funktionieren würde.Aber sozusagen alles so ein bisschen als wabernde Masse zu verstehen,wo sich dann irgendwie immer wieder was konkretisiert,das passt ja dann auch irgendwie gut so mit diesen Beschreibungen zusammen in der Quantentheorie,dass ja alles ja Welle und Teilchen gleichzeitig ist,dieser Dualismus, dieses Dinge sind nicht so konkret greifbar,ich kann sagen mit welcher Wahrscheinlichkeit irgendwas irgendwo ist,aber nichts ist wirklich total bestimmt.Was ja sagen wir mal auch die einfache Physik am Anfang des 20.Jahrhunderts auch so ein bisschen in Wallung gebracht hat, wo ja auch viele,ich glaube auch Einstein, so ein bisschen ihre Zweifel hatten,dass das sozusagen so ein Bild sein kann, mit dem sich alles erklären lässt,weil man eigentlich ja bis dahin immer so ein bisschen Konkretes haben wollte,Festgelegtes haben wollte, Abzählbares haben wollte und das ja sagen wir malBlick aufs große auch irgendwie gepasst hat.Allgemeine Relativitätstheorie war in der Lage so das Weltall zu beschreibenund auf einmal passte die Bewegung der Planeten und es ging irgendwie alleswunderbar auf und diesen großen Dimensionen,ja konnte man das alles so nachvollziehen, aber umso mehr man ins Kleine schaute,umso waberiger und unbestimmter wurde irgendwie alles und das dann irgendwiezusammenzubringen ist ja im Prinzip auch immer noch so ein bisschen die Aufgabe.Also diese Felder spielen einfach eine große Rolle und das Higgs-Boson,um da jetzt drauf zu kommen, oder die Higgs-Entdeckung, oder sagen wir überhaupterstmal die Theorie vom Higgs, ist ja sozusagen der Ansatz.Okay, wie, was ist überhaupt Masse? Und damit in letzter Linie auch so die Frage,was ist überhaupt Energie, wenn das sozusagen das gleiche ist,was ist das für eine Eigenschaft und wovon eigentlich?Und diese Theorie, wann wurde die aufgestellt?
Manfred Krammer
Ende der 60er Jahre.
Tim Pritlove
Das muss ja ein unglaublich weitblickendes Gedankenmodell gewesen sein,was jetzt sozusagen gesagt hat, okay unter all diesen Feldern,die wir sowieso haben, gibt's dann nochmal eins.Das sehen wir nicht, aber nehmen wir einfach mal an, das ist irgendwie da undes ist in gewisser Hinsicht so ein Metafeld, was für alle auch nochmal eineEigenschaft hinzufügt.Also vereinigen sich dann letzten Endes alle Felder.
Manfred Krammer
Ja, es war sicher damals eine sehr mutige Vorhersage, ein solches zusätzliches Feld einzuführen.Aber mathematisch in ihrem Mechanismus, diesem Brauteiger-Higgs-Mechanismus, hat das gepasst.Und hat all das erklärt, was man damals gemessen hat. Was man sich erklärenkonnte. Genau. Und seit diesen 60er Jahren suchen wir dieses Higgs-Teilchen.Weil, was die Theorie nicht vorhergesagt hat, bei welcher Masse sich diesesTeilchen befinden sollte.Deswegen haben dann eigentlich Generationen von Physikern versucht,dieses Higgs-Teilchen nachzuweisen.Man hat aber erst einen LHC gebraucht, um genug Energie in diese Kollisionenzu bringen, damit dieses Higgs-Teilchen entsteht.Und zweitens entsteht dieses Higgs-Teilchen, weil es auch so schwer ist,sehr, sehr selten. Das heißt, man braucht auch noch einen Beschleuniger,der eine hohe Interaktionsrate, eine hohe Intensität hat.Und das war erst durch den LHC möglich.
Tim Pritlove
Okay wir lassen nochmal kurz auf Dröseln.Also die Voraussage war ja im Prinzip es gibt nochmal ein Feld und nennen wires jetzt mal das Higgs Feld und das hat eine bestimmte Eigenschaft und um esnachweisen zu können muss man sozusagen ein Teilchen finden,also so eine Kulmination in diesem Feld, die erst dadurch angeregt wird,wenn man extrem hohe Energien zusammenbringt.Was heißt das jetzt mit ich suche ein Teilchen in einem bestimmten Energiebereich?Also wie muss man sich das jetzt… Ja bis jetzt haben wir eigentlich nur überden Beschleuniger gesprochen.
Manfred Krammer
Der Beschleuniger ist nur eine Komponente. Wie ich schon gesagt habe,um nachweislich das Higgs Teilchen brauche ich einen Beschleuniger,Der bei der Kollision, beim LHC, beschleunigen wir Protonen in beide Richtungen.Es kommt zur Kollision zwischen den einzelnen Quarks in den Protonen,beziehungsweise die Gluonen, die die Protonen zusammenhalten.Und bei dieser Kollision muss genug Energie zur Verfügung stehen,damit die Masse des Higgs überhaupt entstehen kann.Zweitens braucht man diese hohe Intensität, damit es auch oft genug entsteht.Aber das ist nur der erste Teil. Jetzt hat man es erst einmal erzeugt.Dann muss es nachgewiesen werden. Das Higgs-Boson zerfällt instantan.Man sieht es, man kann es auch im Detektor nicht nachweisen.Was man nachweisen kann, sind die Zerfallsprodukte.Da entstehen aber alle Teilchen, die wir bis jetzt kennen.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 Kollisionenpro Sekunde, rund um die Uhr, fast das ganze Jahr.Das heißt, die Detektoren, die Experimente müssen so aufgebaut sein,dass sie zum einen die Kollisionen auseinander dividieren können,messen können, was dabei entstanden ist, und dann vergleichen wir in der Analysemit dem, was wir erwarten.Wir vergleichen zum Beispiel die Verteilung gewisser Teilchen mit einem Modellohne Higgs und mit einem Modell mit Higgs.Und dann schauen wir, was besser passt.Detail ist natürlich komplizierter. Zum einen machen wir eine blinde Analyse,damit wir das Ergebnis nicht, wir wollen ein Higgs finden und dann drehen wirso lange an den Parametern der Analyse, bis wir das wirklich finden.Also diese Analyse, was ich gerade gesagt habe, die wird blind gemacht.Das heißt, der Bereich, den man untersucht, der wird nie gezeigt auf dem Platz.Man definiert die Analyse, das sind ganze Teams von hunderten Leuten, die daran arbeiten.Man definiert die Suche, man definiert die Simulation, die Vergleiche und wenn man dann sicher ist,dass alles passen muss, dann öffnet man sozusagen die Box und schaut nach,ob das, was man sieht, der Theorie mit Higgs oder ohne Higgs entspricht.Und dann sieht man, dann hat man vielleicht dann die Zuhörer ja damals diese Plots 2012 gesehen,Da sieht man eine Verteilung, die hat eine kontinuierliche Kurve und irgendwoplötzlich steht ein Peak heraus.Und da haben wir dann das X-Boson identifiziert.
Tim Pritlove
Das heißt man hat genug Experimente gefahren mit unterschiedlichen Energienund in diesem einen spezifischen Energiebereich waren dann die Explosionen der Art,dass sich eben der komplette Teilchenzoo dort entwickelt hat und in der Verteilung,was da, in welcher Reihenfolge und wie viel sich sozusagen herausgetan hat,entsprach der Vorhersage des Higgs-Feldes und des Higgs-Teilchens und das hatman so in diesen ganzen anderen Energiebereichen nicht gesehen.Was war nochmal kurz diese Energie genau? 125 GV. 125 Gigaelektronenvolt.
Manfred Krammer
Das entspricht der Masse von 125 Protonen.Ruhemasse von 125 Protonen.
Tim Pritlove
Klingt nicht viel, wenn das so rot und so rumliegt.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,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,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,also die Masse eines Protons oder Neutrons, das ist ungefähr ein GeV.Das ist sozusagen meine Kalibrationseinheit.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 überhaupterstmal in einem Beschleunigerring zu erzeugen braucht eben all diese ganzeTechnologie und wir werden hier über den LHC in anderen Folgen noch sehr vieldetaillierter sprechen.So und dann entstand das,ich meine das ist ja jetzt nicht so, man schaut auf den Bildschirm und macht so pling,sondern wir haben es ja schon gesagt, über einen langen Zeitraum permanent wirdimmer wieder quasi dieses Experiment permanent durchgeführt oder es wird einfach die ganze Zeit,werden einfach Daten erfasst und dann zusammengesammelt, Über welchen Zeitraummusste man dann sozusagen schauen, um letzten Endes dieses Bild und auch dieGewissheit zu bekommen.Weil es ist ja nicht ein Ereignis, sondern es ist ja sozusagen ein Ereignis,was mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit auftrifft.
Manfred Krammer
Der Nachweis gelang relativ rasch. Mit den Daten von ungefähr einem Jahr hatte man die Gewissheit,dass die Abweichung von der Theorie ohne Higgs deutlich genug ist,dass man eindeutig sagen kann, da ist etwas Neues passiert.Das hat ungefähr die Eigenschaft eines Higgs-Posons und für die Entdeckung hat das ausgereicht.Aber jetzt, was wir seitdem machen, seit zehn Jahren, ist, genauer zu studieren dieses Teilchen.Und zwar auf der einen Seite die Reaktionen, die zur Erzeugung eines Higgs-Bosons führen.Darum gibt es eine ganze Reihe. Und dann auch die Zerfallsmechanismen.Das Higgs-Boson kann in alle bekannten Teilchen mit Masse zerfallen.Das ist ja sozusagen die Essenz des Higgs-Bosons, es koppelt an alle Teilchen mit Masse.Das heißt, in erster Linie zerfällt es in Teilchen mit großer Masse,dann mit geringer Statistik in kleinere und so weiter. Und das untersuchen wir jetzt.Und dazu brauchen wir viele dieser Experimente.Jede Kollision ist sozusagen ein Experiment, bei der eine dieser Reaktionen abläuft.In den seltensten Fällen entsteht ein Higgs-Boson. Es entstehen natürlich alleanderen Teilchen, wie ich schon gesagt habe.Man darf auch nicht glauben, dass wir am LHC nur das Higgs-Boson untersuchen.Die großen Experimente machen, wenn ich jetzt grob schätze, dürfte an die 100verschiedene Analysen gleichzeitig, wovon nur wenige das Higgs-Boson betreffen.Es gibt dann Analysen, um detailliert andere Teilchen des Standardmodells zuuntersuchen, wo erst jetzt die Energie zur Verfügung steht.Es gibt viele Suchen nach zusätzlichen neuen Teilchen oder Feldern.Also es ist eine riesen Bandbreite. Es arbeiten ja nicht umsonst mehrere tausendPhysiker pro Experiment.Und viele hunderte, auch mehrere tausende in Summe, an all den vier LHC-Experimenten.Studenten machen ihre Dissertation. Die arbeiten nicht alle an den Higgs-Boson.Aber natürlich, nachdem der LHC die einzige Maschine ist, die Higgs-Bosonenproduzieren 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,dass wohl irgendwie was passiert ist, also ich weiß gar nicht ganz genau,ich glaube es ist dann erstmal angekündigt worden, dass es eine Pressekonferenzgeben wird, da waren dann schon die Hände nass bei vielen und es sickerte haltdurch, weil es war ja auch klar wonach gesucht wurde.Und es ist auch klar, dass jetzt nicht für jede Minimalerkenntnis gleich einePresskonferenz aufgesetzt wird und insbesondere wenn dann so eine Geheimniskrebereiauch noch drumherum gemacht wird, was es denn ist, da waren dann schon alle irgendwie nervös.Und das war, und das ist jetzt so ein bisschen meine Außenperspektive,da hatte man wirklich so den Eindruck so, oh wow, okay, gut,jetzt kommt hier irgendwie das Zern und macht einen bold move.Also das war wirklich spürbar, dass das jetzt mal etwas ist,auch wenn das irgendwie so ein sonderbarer Moment war,dass man dann auf dieser Veranstaltung Wissenschaftler gesehen hat und dannwurde so eine, mehr oder weniger langweilig aussehende Kurve auf den Beamergeworfen 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.Ein, zwei Wochen vorher wussten selbst wir nicht, dass wir wirklich schon beidieser Entdeckung sind.Weil es gab die beiden Experimente, Atlas und CMS, die mit unterschiedlichenExperimenten, unterschiedlichen Detektoren, unterschiedlicher Software,unterschiedlichen Personen ihre Daten analysieren.Damit ist sichergestellt, dass die Ergebnisse völlig unabhängig sind.Diese Gruppen reden auch nicht miteinander.Es gibt sogar Geschichten, dass Ehepaare, die eine arbeitete in Atlas,die andere in CMS, die sind heimlich aufs WC gegangen, um zu telefonieren mitihren Kollegen, als es um die Analyse ging.Und dann kommt es zu diesem Unplugging und dann sehen die Kollaborationen zumersten Mal, ob sie wirklich was gefunden haben und wie groß die Abweichung ist.Wir müssen ja auch sicherstellen, dass das eindeutig ist. Das peinlichste wäre,der CERN verkündet das X-Poson und ein Jahr später müssen wir sagen,es war doch nur eine statistische Fluktuation.Und da gibt es diese sogenannte 5-Sigma-Grenze in der Teilchenphysik,ab der man von einer Entdeckung spricht.Da ist dann mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen,dass das eine Wahrscheinlichkeit verteilt.Und das heißt, kurz vor der Pressekonferenz wussten erst die Kollaborationen,dass sie etwas haben, aber sie wussten nicht, ob sie beide das gleiche sehen.Das wusste nur ein paar Tage vorher der CERN-Generaldirektor.Der wurde von beiden Kollaborationen informiert und der sah,dass sich diese Entdeckungen entdeckten.Denn es hätte ja sein können, ATLAS findet etwas bei 100 GeV,CMS findet etwas bei 200 GeV und dann glaubt keiner was.Und in dieser Pressekonferenz, Also in dem Seminar, das der Pressekonferenzvorangegangen ist, haben zum ersten Mal die Spokesbörsen bei der Kollaborationihre Ergebnisse gezeigt.
Tim Pritlove
Sprühen wir nochmal ein paar Wochen zurück oder wie weit auch immer.Also die Experimente, ich meine, ich habe ja mein Verständnis so,LHC arbeitet jetzt sozusagen permanent Es gibt solche Kampagnen über einen längerenZeitraum bis dann mal wieder eine technische Pause durchgeführt wird.Also es gab ja einen Upgrade von dem großen Beschleunigerring,dem Large Hadron Collider im Vorfeld, ich weiß nicht wie viele Jahre vorherwar 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 derLHC zu dem Zeitpunkt gelaufen. Mh.Die echte Experimentierphase hat 2010 begonnen, sehr geringe Intensität,das war erst der Start und dann 2011, Beginn 2012 ist dann die Intensität immerhöher gesteigert worden und damit war dann genug Statistik da um ein paar hundertdieser Higgs Ereignisse herauszufiltern.
Tim Pritlove
Okay aber das läuft ja dann sozusagen Tag und Nacht und wird die ganze Zeitaufgezeichnet und die Daten werden abgespeichert und da fließt ja auch irgendwie,da werden sehr viele Festplatten gefüllt und man kann ja die Daten gar nichtin Echtzeit so analysieren nehm ich mal an,also das ist ja sozusagen etwas, da muss ja quasi parallel muss man die ganzeZeit auf diesen Daten arbeiten und man ist den Experimenten immer Wochen,vielleicht Monate hinterher, weiß ich nicht genau.Und sowohl bei dem einen Experiment als auch bei dem anderen,Atlas und CMS, wurde auf die selben Zahlen reingeschaut und das Ziel war schon,okay Higgs, also nicht nur aber eben auch und die Gruppen die sich darum gekümmert haben,haben halt einfach ihre Daten analysiert so und Gab's dann irgendwie so einenStichtag, wo du gesagt hast, okay, jetzt schauen wir uns mal alles an und wertendas aus und das haben dann beide Gruppen parallel gemacht und das wussten dieaber auch, dass sie das beide parallel machen.
Manfred Krammer
Ja solche Schnittpunkte ergeben sich automatisch zum Beispiel Ende des Jahres,wo der Beschleuniger dann für ein paar Monate abgedreht wird,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,Anfang 2012. Also ich bin jetzt nicht sicher, Mai oder so. Bis zu dem Zeitpunkthat man die Daten genommen.Dann hat man parallel schon die ganze Analyse vorbereitet. Dann hat man nochein paar Wochen Zeit gehabt, um abzuschließen.Und dann rechtzeitig, das Timing wird vorgegeben durch die Konferenzen.Wir haben üblicherweise eine Serie von Sommerkonferenzen und Winterkonferenzen.Und da versuchen die Experimente ihre Ergebnisse, ihre neuen Ergebnisse zu zeigen.Und in diesem Fall 2012 war es eine internationale Konferenz in Melbourne,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.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 habendann sozusagen auf ihre Daten geschaut und dann dürfte so beiden so ein bisschender Mund trocken geworden sein.Weil ich meine, hat man damit gerechnet, dass man dann schon am Ziel ist?Also war das sozusagen die Erwartungshaltung, jetzt haben wir eigentlich dieEnergie, jetzt muss es passen.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.Es hätte gar nichts auch herauskommen können.Also man konnte sich nicht sicher sein. Es gab natürlich schon in der Analyse,vielleicht ein Jahr vorher, gab es Fluktuationen, aber Fluktuationen kommen und gehen.Also wo man in diesem Bereich was gesehen hat, aber eben nicht diese 5 Sigma, sondern nur 2, 3 Sigma.Das ist eine Wahrscheinlichkeit, die kann mit ein bisschen mehr Statistik wieder verschwinden.Also die Optimisten haben natürlich schon geglaubt, das kann was werden,aber eigentlich viele, ich persönlich war auch überrascht, dass man so raschzu diesem 5 Sigma Schwelle gekommen ist.
Tim Pritlove
Und zwar beide Experimente.
Manfred Krammer
Beide Experimente und sehr genau übereinstimmend.Also da war ein geringer Fehler zwischen den beiden Experimenten.
Tim Pritlove
Okay und jetzt nochmal diese Timeline bis zu der Veröffentlichung.Also zwei Wochen vorher waren dann sozusagen alle mit ihren Daten durch undhaben dann Kurve gesehen und jede Gruppe selber meinte, okay wir sehen das.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.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…Aber das war dann auch noch nicht öffentlich.Gleich darauf gab's die Pressekonferenz, so weit ich mich erinnere,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.Ich meinte ja schon, es sickerte halt was durch. Aber ok, jetzt verstehe ich das erst.Es war dann wirklich auf dieser Konferenz eine sehr sehr sehr frische finale Erkenntnis,die eigentlich erst einen Tag vorher so gewonnen wurde und die dann,ja, die dann jetzt wirklich aber auch mal international auch wirklich abgestrahlthat, also das war dann schon auch wirklich mal ein echter Eureka Moment.
Manfred Krammer
Gigantische Resonanz hervorgerufen, die uns Physiker alle überrascht und ichwürde fast sagen überfahren hat.
Tim Pritlove
Warum?
Manfred Krammer
Weil wir mit einem solchen Medieninteresse alle nicht gerechnet haben.Also ich kann mich erinnern, ich war damals im Institut für Ironie-Physik,habe Interviews gegeben und die Fernsehstationen und Radiostationen haben sicham Gang geprügelt um die Plätze.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.Hatte das was mit dem CERN zu tun? Hatte das was mit dem Thema zu tun?Also was hat das sozusagen gemacht, dass das so eine Aufmerksamkeit erzeugthat? Weil das ist ja ein Prozess, der muss ja auch an so einem medialen Apparatsich erstmal aus irgendetwas heraus entwickeln, also was war die Grundlage für dieses Interesse?Ich meine man hätte ja auch sagen können, ja Wissenschaftler haben ja irgendwasrausgefunden, denen interessiert das schon.
Manfred Krammer
Sicher hat der CERN eine Rolle gespielt. Der Status des CERN,dann die Tatsache, dass der LHC doch eine sehr riesige Maschine ist,die von der Technologie her sehr aufregend ist, wo man auch sehr schöne Bilderzeigen 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 vorherso 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,die das bis zum Karlsruher Verwaltungsgerichtshof gebraucht haben,die Gefahr, dass der LHC schwarze Löcher erzeugen kann und dieses schwarze Loch die Erde verschlingt.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.Theoretiker haben sie auch schon geirrt.Aber ich gebe ihnen die Erklärung des Experimentalphysikers.Jede Sekunde finden viele LHCs in der Atmosphäre statt.Weil die Protonen, die aus der kosmischen Strahlen haben zum Teil eine vielhöhere Energie als der LHC jemals erzeugen kann.Würden solche Kollisionen schwarze Löcher erzeugen, gäbe es uns nicht mehr.
Tim Pritlove
Ende der Diskussion. Im Endeffekt wurde es mal gerichtlich festgestellt,dass es keine Gefahr gibt.Ja, aber das kann wirklich der Katalysator gewesen sein, da kann man in derEthik wirklich glücklicherweise sein.
Manfred Krammer
Unglücklicherweise kam es ja nach der ersten Inbetriebnahme des LHCs zu einem Unfall.Es ist ja eine superleitende Leitung, hat einen Fehler entwickelt und dadurchist der LHC beschädigt worden 2008.Das hat bereits ein großes Medieninteresse hervorgerufen.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 zusammenzu einer Steigerung geführtes Dannen.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,wie kriegt man denn eigentlich auch so die Begeisterung für das Thema mit.Ich merk das ja so ein bisschen als Beobachter von außen,der ich jetzt viel mit Wissenschaftlern aller Couleur spreche,insbesondere halt in der Raumfahrt und wenn man erstmal so spürt wie viel Begeisterungfür das Thema dort einfach ist, wie besessen eigentlich alle davon sind,weil in dem Moment wo man sich das halt wirklich mal genauer anschaut auch klarwird, was das Faszinosum ausmacht.Verständnis des Weltalls, der unglaublichen Weite, die Komplexität in unsererEntstehungsgeschichte und des Seins,dass das ja sozusagen, dass dieser Arbeit ja der Schlüssel zu dieser Erkenntnisist und dass diese Erkenntnis an sich irgendwie einfach eine große Bedeutung hat,weil das ja im Prinzip auch so ein bisschen, sagen wir mal der Plump gesagt,so ein bisschen Sinn und Erläuterung des Lebens und des Seins ist.Andere Leute suchen die Erleuchtung, indem sie meditierend im Wald sitzen undandere versuchen es halt irgendwie Erkenntnisse über Experimente und Theorienzu finden und das ist ja sozusagen das was begeistert,aber nach außen, nachdem eben die erste Hälfte des 20.Jahrhunderts irgendwie diese Begeisterung auch überall hatte, Ichkann mich noch erinnern, wenn man sich so, Reden von Politikern,was hab ich da mal gesehen, Mitterrand, auch so in der Zeit noch, wie, mit wieviel...Anerkennung und Bewunderung wie für diesen wissenschaftlichen Fortschritt auchin der öffentlichen politischen Diskussion mit der Öffentlichkeit gearbeitet wurde.Das hat dann halt einfach später stark nachgelassen und interessante Geschichtenzu erzählen ist heute so ein bisschen glaube ich der Weg und das hier warenes in gewisser Hinsicht so die Unfälle,so dieses irgendwie ja schwarzes Loch die Erde wird verschlungen hö hö hö Sohat sich halt einfach gut gemacht und Unfälle kommen ja sowieso immer gut und ich glaube,dass Europa generell auch immer so eine gewisse Kommunikationsschwäche hat,man sieht das ja auch bei der ESA, die im Vergleich zu den Geschichtenerzählernder NASA, die das einfach immer schön dramatisieren können.Ich sag nur so sieben Minuten des Terrors bei einer Marslandung und so weiter.Einfach ein hervorragendes Framing einer wissenschaftlichen Geschichte.Insofern hat das dazu beigetragen. Aber ich denke, dass jetzt schon das CERNeinfach auch so einen gewissen Kultstatus dadurch jetzt auch erreicht hat undda war dann diese Higgs Geschichte irgendwie, passt da dann irgendwie auf einmal alles zusammen.So die Suche nach der Erkenntnis, 50 Jahre Wahnzündung glaube ich,seit der Theorie oder so, bis man das dann auch wirklich gefunden hat,das ist natürlich dann auch so ein schöner Rundenschluss gewesen.
Manfred Krammer
Dann die unglückliche Bezeichnung Gottesteilchen zu Wirks,natürlich für einen Physiker ein Albtraum ist diese Bezeichnung,aber praktisch in jeder Zeitung, in jedem Medium vorgekommen ist,das hat natürlich dem auch noch einen Auftritt gegeben.
Tim Pritlove
Aber das ist vielleicht ganz gut, greifen wir das doch nochmal auf, Gotteszeichen.Was da im Prinzip so ein bisschen dahinter steht ist, dass sozusagen das Higgs-Bosonund das Higgs-Feld und der Nachweis dessen im Prinzip auch so ein bisschen denSchluss um das Standardmodell der Elementarteilchen dargestellt hat.
Manfred Krammer
Den Schlussstein oder den Beginn von neuen Erkenntnissen,denn das Higgs-Feld und das Higgs-Teilchen ist nicht ein beliebiges weiteres Teilchen oder Feld,von dem wir sehr viele kennen, sondern das Higgs-Feld und Teilchen hat ganzspezielle Eigenschaften, nämlich fast keine.Es hat keine Ladung, keine Richtung. Es ist das einfachste Objekt,das man sich vorstellen kann.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,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,es hat keine Ladung. Also es ist das einfachste Teilchen, das man sich vorstellen kann.Weiß jetzt noch nicht, welche Rolle das Higgs-Feld und das Higgs-Teilchen noch spielen kann.Es kann so auch ein, wir nennen es ein Portal, ein Zugang zu der dunklen Materie zum Beispiel sein.Wenn das Higgs auch an die dunkle Materie koppelt, dann kann das unser Zugangsein, um die dunkle Materie zu verstehen.Das Higgs-Feld oder ein Feld mit ähnlichen Eigenschaften wie das Higgs-Feldkann zum Beispiel auch für die Inflation des Universums verantwortlich sein.Das haben wir auch noch nicht verstanden.Warum hat sich kurz nach dem Urknall das Universum inflationär erweitert?Da ist vermutlich auch ein Feld dahinter und das könnte unter Umständen einigeTheoretiker sagen, das ist das Higgs-Feld selbst, das könnte ein ähnliches Feld sein.Also das Higgs-Feld, so sehr es das Standardmodell abgeschlossen hat,kann es auch der Türöffner für neue Erkenntnisse sein.Und deswegen ist es unser Hauptziel jetzt so viel wie möglich über das Higgs herauszufinden.Und vielleicht können wir da jetzt einen kurzen Ausblick wagen,wie kann es am CERN weitergehen.
Tim Pritlove
Genau, darauf würde ich jetzt auch gerne kommen, weil das ist dunkle Materie,dunkle Energie, das hatten wir hier bei Raumzeit natürlich schon sehr sehr oft.Das sind einfach zwei von ein paar ganz elementaren Fragen der Physik,wo man irgendwie weiß, wir beobachten etwas, das nennen wir so,deswegen heißt es ja dunkel, nicht weil irgendwas wirklich dunkel ist,sondern weil man es einfach nicht weiß.So das verhält sich irgendwie wie Materie, man kann quasi die Schwerkraft beider Beobachtung des Weltalls feststellen,aber man kann sie nicht auf die normale klassische baryonische Materie,die uns sonst überall umgibt und von der wir wissen, dass sie eben diese Schwerkrafterzeugt, wir sehen diese Materie nicht.Also entweder gibt es irgendeine andere Materie, deswegen auch dieser Arbeitstiteldunkle Materie oder eben was auch immer anderes, was dann eben eine entsprechendeWirkung hat und vielleicht zu der Schwerkraft dazu kommt oder so oder die irgendwie verstärkt.Und die dunkle Energie, genauso dunkel und unklar,die halt in irgendeiner Form das Universum ja nicht nur zu dieser initialenExpansion getrieben hat, sondern ja auch immer noch weiter dazu beiträgt,dass es sich weiter beschleunigt.Also wir wissen mittlerweile, dass die Beschleunigung noch weiterhin zunimmt,zumindest derzeit noch.Und irgendwann unser Universum so auseinander zerrt, bis wir dann irgendwannkeine Sterne mehr sehen. Dann sind wir zwar nicht mehr hier,aber theoretisch steht das sozusagen auch noch auf der Liste.Das sind zwei Themen, die hier sicherlich auch mit eine Rolle spielen.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,sind wir uns, und wenn ich uns sage, dann denke ich schon, die Experimentalphysikerund die Theoretiker einig, dass wir eine Maschine brauchen, mit der wir dasHiggs besonders genau untersuchen können.Und mit dem LHC haben wir einen Beschleuniger, der Higgs-Teilchen erzeugen kann,aber er erzeugt sie in einem sehr schmutzigen Umfeld. Wir schießen ja Protonenauf Protonen, die bestehen aus Quarks und Gluonen.Das heißt, bei den Kollisionen selbst ist die Energie der Kollision nicht bestimmt.Das ist der Nachteil und gleichzeitig der große Vorteil eines Hadronbeschleunigers,weil es finden alle Experimente beim ganzen Energiespektrum gleichzeitig statt.Und die Bruchteile des Protons fliegen weiter. Also es ist eine sehr schwierige Umgebung.Hingegen hätte man einen Elektron-Positron-Kollider, wie der Vorgänger des LHC war,nur bei höheren Energien, dann kann man die Elektron-Positronen,das punktförmige Teilchen, Sie erinnern sich, so die Energie so einstellen,dass Higgs-Bosonen mit viel höherer Wahrscheinlichkeit erzeugt werden und auchbei genau definierten Energien in einer sehr klaren Experimentierumgebung Undmit einer solchen Maschine,wir nennen diese Maschine, an der wir derzeit planen und eine Machbarkeitsstudie machen,den FCCEE, Future Circular Collider Elektron,damit könnten wir Higgs-Boson extrem genau untersuchen und vielleicht Hinweiseauf die eine oder andere Frage, die ich vorher aufgeworfen habe,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,in der Machbarkeitsstudie, die wir derzeit machen,würde das einen neuen Ring bedeuten, mit knapp über 90 Kilometer Umfang,in dem wir eine solche Elektron-Positron, also wir würden Elektronen auf Positronen schießen,als Higgs-Factory, das wäre eine Higgs-Factory, Und in dem gleichen Tunnel könnteman dann, 15 Jahre später, einen noch größeren Hadron Collider einbauen,der dann zu viel höher in Energien kommt.Ähnlich wie wir es am CERN schon einmal gemacht haben. Ich habe die Maschine,den Large Electron Positron Collider, noch nicht erwähnt.Das war die Maschine, die in dem gleichen Tunnel, in dem jetzt der LHC ist,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,aber das ist ja in dieser Kaskade der Beschleunigerringe, die hier gebaut wurden, der bisher größte.Und wenn man halt einmal durch die ganze Röhre durchfährt, dann hat man irgendwieungefähr 27 Kilometer zurückgelegt.Das sind glaube ich so knapp vier Kilometer im Durchmesser.Das liegt hier unterhalb dieses Geländes, an dem wir uns jetzt auch gerade befinden,teilweise in Frankreich, teilweise in der Schweiz.Wenn man jetzt diesen FCCE bauen würde mit 100 Kilometer Durchmesser,etwas mehr als 90, nicht Durchmesser, Entschuldigung, Umfang,genau, dann müsste man...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.Der Grund für die Tiefe ist nicht,dass man tief bauen muss, damit keine Radioaktivität austritt oder sonst irgendwas,sondern damit man in einer bevorzugten Geologie den Tunnel baut,sogenannte Molasse, die sich leicht bohren lässt.Das ist der Grund für die Tiefe der Tunnel.
Tim Pritlove
Dass man sich hier nicht durch den Granit fressen muss oder so,gibt es ja hier auch eine ganze Menge.
Manfred Krammer
Das ist zum Beispiel Teil der Feasibility Study, dass man eine Platzierung desTunnels 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.Wir nennen ihn dann den Heilume-LHC. Das passiert jetzt schon und wird dannim Jahr 2028 abgeschlossen sein und 2029 beginnt dann diese zweite Phase vomLHC mit deutlich höherer Intensität.Parallel dazu müssen wir natürlich auch die Experimente umbauen,damit sie diese höhere Intensität verarbeiten können. Wir bauen dann neue,bessere Experimente ein, Detektoren ein und dieser verbesserte LHC soll dannbis etwa 2040-21 laufen.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,an der alle Länder, die diese Forschung betreiben, mit zahlen.Mit beitragen und mit zahlen.Also so gesehen ist es eine sehreffiziente Art und Weise, diesen Forschungsbereich weiter zu betreiben.
Tim Pritlove
Ja, ich denke, das ist der Vorteil dieses Standorts, dass hier man einfach auchwirklich zusammenarbeitet.Ich meine es gibt viel Forschung, die sehr national angelegt ist.Gibt es überhaupt einen vergleichbaren internationalen Ort zum Zernen,wo in ähnlicher Dimension gearbeitet wird? Mir würde da jetzt erstmal so,abgesehen von der Raumfahrt, so nichts einfallen.
Manfred Krammer
Naja, in dem Ausmaß, was die Internationalität anlangt, wahrscheinlich nicht.Aber in anderen Forschungsbereichen wird schon sehr breit international zusammengearbeitet.Zu erwähnen wäre vielleicht die Forschung der Gravitationswellen.Auch hier waren die Resultate nur möglich, weil viele Nationen gemeinsam gearbeitethaben und über Jahrzehnte das Projekt vorangetrieben haben.Also es gibt schon Deutschland, USA, Italien und Japan.
Tim Pritlove
Das ist richtig. Und man sieht es natürlich auch,wie schon erwähnt, in der Raumfahrt, wo halt die ESA ja im Prinzip ähnlich auchwie auch die ESO schon immer eine sehr internationale und auch schon längstnicht mehr so europäisch, nur europäische Organisation ist.Trotzdem ist das Zernen schon noch eine Besonderheit, oder? In den wissenschaftlichenOrganisationen, so wie es aufgestellt ist.
Manfred Krammer
Ja, sicher. Und ich glaube, der Grund ist die Konvention, die eben in den 50erJahren geschrieben wurde, die erstaunlicherweise noch so aktuell ist,dass sie praktisch nicht geändert wird.Also die Statuten des Zerns? Genau. Eine Änderung wäre jetzt auch wahrscheinlichfast unmöglich durchzuführen, wenn Sie eine Änderung durch 21 Parlamente inEuropa bringen müssten.Die Personen, die diese Statuten damals, die Konvention geschrieben haben,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,die Offenheit auch gegenüber anderen Nationen, Standorten, denn zum Beispielder ZERN wurde ursprünglich am Standort Schweiz gegründet.Der Übergang zu einer Anlage, die dann auch in Frankreich sich befindet undwir haben auch ein ZERN-Gelände in Frankreich, wurde von den Statuten nicht ausgeschlossen.Der CERN ist mittlerweile seit kurzem auch an Experimenten beteiligt,die in den USA stattfinden.Auch das ermöglicht die Konvention.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,live und kicking, ein Ein riesiges Gelände, mit der Straßenbahn hier hingefahren,die Straßenbahn war so voll, wie viele Stationen wird's wohl dauern,bis sie dann mal leer ist und wieder Sitzplätze gibt.Aber es blieb voll und alle wollten dann halt dort zum Zerren.Und zwar ein diverses Publikum, ein sehr internationales Flair,was man schon in der Straßenbahn spürt und das ist hier so ein bisschen derHauch, der hier durch die Flure weht.Ja, Herr Krammer, ich würde sagen an der Stelle machen wir mal ein Schlussgesprächüber 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,das war jetzt wie gesagt unser erster Blick ins Zern und wir werden uns jetzt die anderen Teile,die hier noch eine große Rolle spielen, Sendung für Sendung näher anschauen.Um so ein bisschen dahinter zu kommen, was hier alles gemacht wird.Ja, bis dann, sage ich Tschüss und bis bald.

Shownotes

RZ104 Cherenkov Telescope Array 

Bodengestütze Gammastrahlen-Teleskope erweitern die Multimessenger-Astronomie

Gammateleskope suchen im Weltraum schon seit Jahrzehnten nach hochenergetischen Gammastrahlenquellen und erweitern damit unseren Blick auf das Universum. Auch Kosmische Teilchenstrahlung lässt sich so indirekt nachweisen.

Da die Erde die Gammastrahlen durch ihre Atmosphäre weitgehend abschirmt, müssen sich bodengestützte Teleskope eines Tricks behelfen: sie beobachten einen Nebeneffekt beim Eintreffen der Strahlung, die sogenannten Tscherenkow-Blitze. Mit zeitlich hochauflösenden Kameras lassen sich diese erkennen.

Das Cherenkov Telescope Array ist der Versuch, diese in den letzten Jahren auf La Palma prototypisch betriebenen Beobachtungstechnologien auf eine ganz neue Basis zu stellen. In der Atacama-Wüste soll in Zukunft ein riesiges Feld von drei unterschiedlichen Teleskopgrößen das All auf Gammastrahlenaktivität absuchen.

Dauer:
Aufnahme:

Daniel Mazin
Daniel Mazin

Wir sprechen mit Daniel Mazin, dem technischer Projektleiter des Large-Sized Telescope (LST), das Teil des geplanten Cherenkov Telescope Array (CTA) ist. Daniel begleitet betreut sowohl die Entwicklung der prototypischen Teleskope auf La Palma als auch die Planung des großen, südlichen Teils des CTA in der Paranal-Region in der Atacama-Wüste in Chile. Daniel erläutert die physikalischen Hintergründe der Tscherenkow-Strahlung, die Funktionsweise der Gammateleskope und welche wissenschaftlichen Ziele und Perspektiven das CTA haben wird.


Für diese Episode von Raumzeit liegt auch ein vollständiges Transkript mit Zeitmarken und Sprecheridentifikation vor.

Bitte beachten: das Transkript wurde automatisiert erzeugt und wurde nicht nachträglich gegengelesen oder korrigiert. Dieser Prozess ist nicht sonderlich genau und das Ergebnis enthält daher mit Sicherheit eine Reihe von Fehlern. Im Zweifel gilt immer das in der Sendung aufgezeichnete gesprochene Wort. Formate: HTML, WEBVTT.


Transkript
Tim Pritlove
Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit dem Podcast über Raumfahrt und andere kosmische Angelegenheiten. Ja mein Name ist Tim Prittlaff und ähHier gibt's eine weitere Ausgabe in der Reihe der Gespräche, die ich auf den Kanarischen Inseln führe. Das ist jetzt auch die letzte, geplante und äh heute geht's äh auch ein wenig wieder um Telesaber mal mit einem ganz anderen Spin,wollen wir über das Currenko Teleskop-Araye sprechen und dafür äh begrüße ich erstmal meinen Gesprächspartner, nämlich Daniel Marzin. Hallo.
Daniel Mazin
Tja.
Tim Pritlove
Herzlich willkommen bei Raumzeit.
Daniel Mazin
Ja hallo äh willkommen auf La Palma.
Tim Pritlove
Ja, danke, genau. Wir sind auf La Palma konkret äh sitzen wir hier gerade im äh Instituto der Astrophysico,La Palma, also es gehört zum IRC, ne? Es ist sozusagen die Niederlassung ähm hier auf La Palma.Und ja, hier hast du deinen äh Büro, aber da bist du nicht immer. Du du bist hier, wenn du äh wenn du mal hier bist, da kommen wir gleich drauf. Äh,drauf zu sprechen, aber deine Rolle ähmist hier die Leitung dieses Projekts des ähm sogenannten LST Projekts, das large Teleskop, das wieder so ein schöner Name, ne, wer Teleskoplarge-Sizze, Teleskop. Man will nicht so genau werden manchmalhabe ich immer so den Eindruck, wenn's um Teleskope geht und das Ganze ist eben Teil eines größeren äh Projektes, nämlich des äh Currenko.Teleskop-Aray CTA.
Daniel Mazin
Ja vielleicht mal kurz zur Aussprache.Ähm ist eigentlich ein äh ist ein Name von einem Wissenschaftler. Es war ein russischer Wissenschaftler und Aussprache ist Sheran Koff.Und äh hat dafür einen Nobelpreis bekommen, dass er diese diese Strahlung mal mal entdeckt hat.
Tim Pritlove
Dafür können wir den Namen auf jeden Fall richtig aussprechen.
Daniel Mazin
Genau und ich heiße Daniel Malin. Ich komme ursprünglich auch aus Russland zufällig. Äh viele Pavel Scherenkov. Ich hatte es mittlerweile tot. Ich äh ich lebe noch.Und ich bin dann denkt dran, ab äh neunziger Jahre, Anfang der neunziger Jahre nach nach Deutschland gekommen und seitdem bin ich irgendwie ähm Deutschland, Spanien, Japan.
Tim Pritlove
Genau, ja, erzähl doch mal, wie wie du äh zur Wissenschaft gekommen bist und äh was was so dein äh Weg gewesen ist.
Daniel Mazin
Ja wahrscheinlich wie wie viele junge Leute habe ich mich für Ursprung des Universums äh interessiert für,für so grundsätzliche Sachen warum sind wir hier? Wo kommen wir her? Wo gehen wir hin?Da war Physik klingt was äh irgendwas Spannendes.Doch am Anfang wollte ich auch äh die Geschichte der Naturwissenschaften studieren. Das kann man in Deutschland nicht so äh viel machen oder in äh es gibt nur sehr wenige Stelle, wo Stellen, wo man es machen kann.Und da wurde der Weg über ein Grundstudium in in Physik an der Universität Hamburg.Und das hat mir dann doch sehr gefallen, dann bin ich dann doch bei Physik geblieben. Und dann ähm bereits meine Diplomarbeit äh.In der Experimentalphysikgruppe ähm mit den gemacht damals hießen die Hekra,die waren bereits auf auf La Palma hier stationiert. Bin ich vor 20 Jahren das erste Mal nach La Palma gekommen, um Daten in so einem Charikoff Teleskop zu nehmen und äh seitdem bin ich bin ich dabei.
Tim Pritlove
Also mit anderen Worten, du bist gleich in das Thema, was dich dein Leben lang äh dein wissenschaftliches Leben lang begleiten sollte, zumindest bis hierhin und es dauert glaube ich noch eine Weile äh gleich reingestolpert. Das hört man ja oft, dass soeher zufällig man irgendwas ähm auswählt und dann bleibt man dabei selten, dass mal wirklich jemand komplett den Bereich wechselt. Das äh scheint so eine wiederkehrende Geschichte zu sein.Ähm jetzt hast du aber eine Professur in Tokio.
Daniel Mazin
Ja ich bin zur Zeit ähm project der Social Professor. Äh heißt es so schön an der Universität Tokio. An sich ist es eine Wissenschaftsstelle, die keine Lehre hat. Deswegen heißt es Projekt.
Tim Pritlove
Mhm, also eine reine Forschungsprofession.
Daniel Mazin
Forschungsprofessur und da geht's um äh um diese um die.Teleskope von von wird aus äh drei unterschiedlichen Teleskoptypen bestehen,Die Grundidee ist ähm zwei ähm von äh Teleskopen zu bauen, um den ganzen Himmel abzugrasen,von Süd äh und von unterschiedliche Quellen sieht einfach durch die Dynamik sich dreht,von einem Platz nicht das Ganze Universum sehen. Also es gibt sehr spannende Objekte, äh die man vom vom Norden aus sehen kann, die man aber von Süden nicht sehen kann und andersrum auch,Deswegen gibt es dann ähm zwei Orte die wir uns ausgesucht haben einmal im Norden hier auf La Palma.Und äh einmal in Chile, Paranal.ESO-Gelände sein, wo äh wo das zweite ähm der zweite Standpunkt von von CTA sein wird. Da gibt es in äh halt wie ich schon sagte drei Teleskoptypen,ich bin der Projektmanager von von sogenannten.
Tim Pritlove
Deswegen der Name.
Daniel Mazin
Deswegen der Name äh und da ist die Idee äh an die kleinen Energien äh zu kommen,und äh es gibt dann Midsize Teleskope, die sind dann ähm über mehr Teleskope, sind aber kleiner und es gibt auch smalls heißt Teleskop,Die sind dann klein, aber es gibt dann viele von denen. Und hier auf La Palma äh werden nur zwei äh von diesen drei Typen gebaut,nur die large, sei es Teleskop und die Miets heißt Teleskope und im Süden werden wir alle drei.Haben und hatte ein bisschen mit der Physik zu tun, die wir vom Norden äh machen können und die wir vom Süden machen können. Hat aber auch was mit der Finanzierung zu tun.
Tim Pritlove
Gut, bevor wir auf dieses äh Projekt noch mal genauer zu sprechen kommen, müssen wir glaube ich erstmal äh ein wenig einführen und äh herleiten.Warum das Ganze jetzt eigentlich überhaupt stattfinden soll? Warum will man jetzt äh mit diesen Teleskopen den Himmel abgrasenund äh was ist sozusagen das, was man eigentlich finden möchte? Ähm das Ganze hängt mit kosmischer Strahlung zusammen.Kannst du mal erläutern, was an der kosmischen Strahlung da an der Stelle so besonders äh ist und äh welche Effekte hier eine Rolle spielen,und was es mit der Cherrykoff-Strahlung konkret auf sich hat.
Daniel Mazin
Die kosmische Strahlung ist ja ganz faszinierend, wurde von mehr als 100 Jahren entdeckt von Viktor Hess,mit Ballonexperimenten, das gab's auch Nobelpreis dafür,Strahlung, die aus dem Kosmos kommt und kennen wir auch Bayern wir,ein Flugzeug fliegen, sollte man nicht so oft fliegen, nicht so hoch, weil natürlich man da eher diese ionisierenden Strahlung ausgesetzt ist, was äh nicht unbedingt sehr sehr gesund ist. Die Frage ist.Wo kommen die her? Was sind die Quellen von dieser kosmischen Strahlung? Das ist ein sehr hohen Energien. Äh wie äh kommt das Universum dazu, Teilchen zu so hohen äh Energien zu beschleunigen? Wie macht man das?Hier auf der Erde kriegen wir es nicht hin,Auch wenn wir sehr viel Geld investieren und versuchen ähm Teilchen aufeinander knallen zu lassen, auch die Energien, die kosmische Strahlung äh hergibt, kommen wir nicht hin.
Tim Pritlove
Wie muss man sich wie rum muss man sich diese Energien vorstellen? Ist das so das, was so am CERN äh erzeugt wird oder.
Daniel Mazin
Strahlung geht zu Energien hoch 221 Elektronenvolt da sind so richtige äh Tennisbälle und und mehr äh.Die äh in einem äh in einem Proton äh in einem Proton steck.Also es ist schon sehr, sehr gewaltig. Wir sind natürlich sehr selten äh bei bei kleineren Energien sind's dann mehr,aber es gibt irgendwelche Objekte, die zu so gewaltigen Energien pro elementare Teilchen kommen. Ähm jetzt ist das Problem mit der,Strahlung, dass sie vor allem aus den geladenen Teilchen äh besteht und geladene Teilchen. Ich ich rede jetzt von der elektrischen Ladung,Pferden, durch äh Magnetfelder abgelenkt.Wir haben Magnetfelder außerhalb von unserer Galaxie in unsere Galaxie und auch in unserem ähm Soundsystem.Und so kommt es, dass äh die kosmische Strahlung relativ isotropiert.
Tim Pritlove
Also gleich verteilt.
Daniel Mazin
Gleich verteilt ist, dass wir die aus der Richtungsinformation äh sehr wenig ableiten können.Woher eigentlich diese äh hochenergetischen geladenen Teilchen kommen.Und da wollen wir durch die Gamerstrahlung uns behelfen.Strahlung ist auch ein Teil der der kosmischen Strahlung besteht aber aus aus Kammerstrahlung Kammerstrahlung ist ein Teil von elektromagnetischem Spektrum das elektrische magnetisch das elektromagnetische Spektrum kennt man ja.Geht von äh Radiowellen bis äh über ähm Infrarote Strahlung, äh optischer Strahlung.Ultraviolett ähm äh Röntgenstrahlung dann in die in die Gammerstrahlung rüber.Und äh unser Verständnis ist, dass die ähm Produktion der German Strahl sehr wohl mit der Produktion von der kosmischen Strahlung in Verbindung steht,Das heißt, die Hoffnung ist, wenn wir eine Gammestrahlungsquellen finden, dann wären's wahrscheinlich auch dieselben Quellen sein, die die kosmische Strahlung.Äh hervorrufen. Ist aber auch nicht äh eindeutig.Weil ähm um die äh Gammerstrahlung zu produzieren. Es gibt unterschiedliche Prozesse. Wenn wir von der kosmischen Strahlung reden, dann sind es,vor allem die hochbeschleunigten Protronen.Diese hochbeschleunigten Proton, wir wissen nicht, wo die beschleunigt werden, aber die gibt's ja, weil wir wissen ja, dass die auf die Erde kommen, müssen die irgendwo beschleunigt.
Tim Pritlove
Wo müssen sie herkommen, ja.
Daniel Mazin
Und wenn diese hochbeschleunigte Proteine denkt, wo auf Materie treffen, Materie reden wir jetzt entweder von Materie, die andere.Himmelsquellen umgibt oder Materie, die sind äh vor allem aber Protonen, die in Ruhe sind, die nicht so hohe Energie haben. Das heißt sehr hoch energetische Proton,stoßen gegenüber nicht so ganz normale Proton, ganz normale Materie und äh dabei entstehen äh Pionen.Es gibt äh positive Pion, negative Pione und es gibt ja auch neutrale Pionen und diese neutralen Pionen, die es in Garmisch-Strahlung strahlen in Photon, aber dadurch, dass diese Pironnen sehr hohe Energie haben,weil sie durch Reaktionen von sehr hoch energetischen Protonen zustande gekommen sind, dann haben sie auch es gibt ja Energieerhaltungsgesetze, Energie.Nicht verloren gehen. Ähm hat äh sehr sehr hohe,kinetische Energie, die dann ähm also die neutralen zerfallenden in in Garmerstraße. Aber diese Germanung messen wir. Das ist die Hoffnung.Es gibt einen Alternativprozess wo Protonen gar keine Rolle spielen und trotzdem kriegen wir eine Gamerstrahlung von sehr ähnlich ähm.Energie in einer sehr ähnlichen Eigenschaft, was das,Vertrauensspektrum angeht. Also Szenario ist, dass wir nicht Protonen beschleunigen, sondern Elektronen.Diese Elektronen äh die machen erstmal zehn Cronenstrahlung in Magnetfeldern. Die sehen in Röntgenbereich, im optischen Bereich,wir wissen, dass da hoch energetische Elektronik da sind und die machen,Synchronstrahlung, die wir in in optischen Röntgen sehen können. Dann gibt es sogenannte Effekt. Das ist wenn ein ähElektron, mit einem Photonen zusammentrifft, der Elektron hat äh viel mehr Energie als Foto und dann wird Energieübertrag äh stattfinden.Nach der Reaktion wird Foton zu sehr viel höheren Energien beschleunigt wird natürlich nicht beschleunigen. Energie wird.Übertragen und das Elektron verliert in sogenannter.Effekt können wir Gamerstrahlung äh bekommen, die,Energien kommt, die wir mit den messen können. Zwei Alternativszenarien, einmal es gibt äh energetische Proton,Äh die ähm neutrale Pion.Produzieren und diese die wir messen oder es gibt,Elektronik hochenergetisch Elektron die durch Effekt mit niederenergetischen Foton äh wiederum eine Gammerstrahlung machen und das ist die Gammerstrahlung, die wir messen.
Tim Pritlove
Das muss ich jetzt mal ein bisschen sortieren. Also im Sommer äh grob äh zum klammern. Kosmische Strahlung an sich erst malist einfach da. Man kann sie messen, es gibt glaube ich auch auf der ISS dieses Alpha-Magnet äh Spektrummeter, was diese kosmische Strahlung ja auch schon seit zehn Jahren, glaube ich, äh einsammelt. Bin mir jetzt gar nicht so sicher, wie da so die Ergebnislage ist. Also ich habe,Eine Sendung dazu gemacht, hat sie vor zehn Jahren, da fing das irgendwie alles erst so richtig an da hatte man so ein bisschen die Hoffnung äh äh noch, aber ist ja im Prinzip,auch so einen Detektor, ne, so der äh einfach lauscht. Wie muss man sich das so vorstellen von der Menge her, alsoWenn die kosmische Strahlung schon ein Problem ist, wenn man fliegt, ist sie das deshalb, weil sie,So häufig auftritt oder äh ist sie deshalb ein Problem, dass wenn sie einen erwischt, dass ihr dann auch sofort einen Schaden auslöst. Also wie verhält sich das so der Strahlung, die wir von der Sonne erhalten, so in Relation?
Daniel Mazin
Strahlung ähm unterlegt.Dem Potenzgesetz äh abfallenden Potenzgesetz, das heißt die Anzahl der Teilchen, die kommen. Es ist äh ähm wird immer äh weniger äh mit mit Energie,Potenzgesetz ist ähm zwei Komma zwei Komma sieben oder zwei Komma acht.Anzahl der Teilchen ist proportional zu der Energie der Teilchen hoch äh Minus zwei Komma sieben.Das heißt bei kleinen Energien äh hast du sehr viele,klein rede ich hier von dann reicht auch ein ähm Detektor mit einem Quadratmeter,Weiß nicht, äh auswendig, wie wie groß das äh IMS,zwei ähm Apparatus ist, aber viel viel äh größer wird sich nicht sein. Wir reden hier von.
Tim Pritlove
Ja, so in der Größenordnung. Mhm.
Daniel Mazin
Von von Sotelitenexperimenten ähm das ist sehr teuer und viel viel größer kriegt man's einfach nicht äh nicht mehr hoch,das heißt mit einem was ungefähr ein Quadratmeter ist äh wirst du schon,in innerhalb von Monaten und Jahren sehr viel Statistik aufsammeln können. Also zu den höheren Energien äh gehst äh dann durch dieses Potenzgesetz hast du viel, viel weniger Teichen,teilweise reden wir von den Energien, die wir bereits äh detektiert haben, hier auf der auf der Erde von der Kosmischen Strahlung,Muss man vielleicht auf einen Quadratkilometer äh so ein paar Jahre warten, bis ein Teich hinkommt.
Tim Pritlove
Auf einem Quadratkilometer ein paar Jahre warten, bis ein einzelnes Teilchen kommt. Okay, das ist ja eher selten. Mhm.
Daniel Mazin
Also das heißt, wenn wenn so ein Teilchen sich trifft, da ähm dann ist es natürlich wieder Wahrscheinlichkeit äh von von irgendwelchen Mutationen,energetische kosmische Strahlung ist äh ist nicht sehr gefährlich.Höher energetisch wahrscheinlich gefährlicher aber es geht um ja wahrscheinlich sehe ich so, dass wenn du mit deinem ähm Strahl getroffen wird ist da gleich eine Mutation stattfindet, sondern das ist ja schon,ein ein Prozessus.
Tim Pritlove
Nicht jede Gamma also nicht nicht die gesamte kosmische Strahlung ist Gammastrahlung.
Daniel Mazin
Die kosmische Strahlung äh besteht vor allem ausgeladenem Proton. Und äh Strahlung ist nur ein Teil davon je weniger.Und das ist das Gute dabei ist, dass mit der Gammastrahlung äh das ist ein Teil von elektromates Spektrum. Also wird von,Magnetfeldern nicht abgelenkt mit der Kammerstrahlung kannst du äh Astronomie machen. Die zeigt hier wo die Quelle ist, wo wo ist äh wo ist her?Geladen äh kosmische Strahlung kann man mit äh Detektoren wie iMS zwei,gut studieren, wie die Komposition ist, wie viel Protonen, wie viel höhere Teilchen da ist, wie viel Elektron, wie viel Prositon, ob's äh Anti-Materie gibt bei äh bei diesen hohen Energien. Sowas kannst du sehr gut studieren.Aber die Richtung sagt hier halt sehr sehr wenig, weil äh die ähm geladenen Teichen durch die Magnetfelder.
Tim Pritlove
Gleichmäßig verteilt sind.
Daniel Mazin
Genau, genau.
Tim Pritlove
Was.Denkt man denn jetzt, was so die Quellen sind? Also wenn es so rätselhaft ist, äh wo diese großen Energien entstehen, was käme denn in Frage? Was äh glaubt man denn, was der Ursprung dieser Strahlung sein könnte?
Daniel Mazin
Es gibt mehrere Hypothesen und man ähm das Spektrum, diese kosmische Strahlung.Hat auch eine bestimmte Form, die man äh sehr sehr gut äh kennt als Funktion der Energie. Man glaubt, das sind bis zu bestimmten Energien, bis zu sogenannten Knie,dass die ganzen Beschleuniger hier in unserer Galaxie sind. Äh wahrscheinlich sind es äh Super Nova überreste,die so hohen Energien kommen aber vielleicht auch andere.Andere Quellen bei noch höheren Energien werden äh Quellen außerhalb von unserer Galaxie vermutet.Was die genau sind, ist äh ist bisschen schwierig zu,Also es ist noch nicht gelungen eindeutig zu festzustellen, was was die was die Quellen sind. Was was noch uns helfen sollte ist jetzt hat mein Projekt jetzt wenig zu tun.Hat aber mit Multi Messenger Geschichte eher was zu tun, das nicht nur Gamerstrahlung an den,Stellen entsteht, wo die hochenergetischen Protonen beschleunigt werden, sondern auch Neutrinus. Also es gibt ja äh extra Neutrino-Detektoren und das Beste ist ja Ice Cube.Und wenn man dort,Quellen äh Neutrinoquellen außerhalb der Galaxy innerhalb unserer Galaxie finden würde. Das würde eindeutig zu den Quellen der kosmischen Strahlung führen.Es gibt äh ganz klar äh Beweis, dass ähm dass es Neutrinoquellen gibt.Aber es ist noch keine Klasse dieser Quellen hervor.Hervorgetan, dass man jetzt weiß, okay, das ist die Klasse, die Neutrinus macht.
Tim Pritlove
Also generell wir wissen große äh Dinge geschehen mit sehr viel Energien. Das hat uns zumindest auch schon die Gravitationswellen-Astronomiedeutlich gemacht, Kollisionen von Nordronstern, Kollisionen, von schwarzen Löchern oder schwarzen Löchern mit Neutonstern und was äh vielleicht sonst auch noch äh gefunden wird, lässt sichmessen und was du angesprochen hast, die Multi Messenger ähm Astronomiebasiert ja auf diesem Prinzip, dass man eben mehr als nur ein Auge hat. So haben wir bis vor kurzem eigentlich nur in einem ganz normalen, elektromagnetischen Strahlung, sprich Licht, Infrarot, et cetera, Röntgenstrahlung äh gewildert. Dort äh schon sehr guten Eindruck bekommenvon dem Universum ist es halt auf eine bestimmte Art und Weise limitiert,und durch neue Messmethoden an ganz anderer Effekte wird jetzt quasi so das Besteck,vergrößert, das das Spektrum der Möglichkeiten in das Universum reinzulauschen, vergrößert.Wie zum Beispiel eben durch die Gravitationswellen-Astronomie, aber eben auch dieMessung eben der Neutrino, das Ice Cube angesprochen, habe ich ja auch schon mal drüber äh gesprochen, Raumzeit,73 hat sich damit beschäftigt, wer das noch nicht gehört hat, ist halt so ein riesiger, jaEiswürfel tatsächlich äh in der Antarktis quasi einfach so ein äh dunkler Quadratkilometer ganz tief ins ähm ins Eis eingelassen, wo er im Prinzip einfach Licht,installiert hat und wenn halt irgendwann mal ein Neutrino äh quer von hinten durch die Erde durchschießt und in einem ganz seltenen Fall dann doch mal äh mit der Umgebung interagiert, äh dann gibt's da so ein bisschen blaues Licht und das kann man irgendwie sehen und dann hat man wieder so einen Vektor gewonnen, wo man weiß, so aha okayda ist jetzt grade was hergekommen äh gucken wir doch mal äh dahin und in dem Moment, wo man in der Lage ist, all diese ganzen Beobachtungen im Idealfall vielleicht sogar auch in Echtzeit,mehr oder weniger auf dieselbe Stelle auszurichten und mit allen denkbaren Teleskopen und sonstigen Sensoren äh dort äh reinzulauschenman eben noch sehr viel mehr äh Erkenntnisse bekommen, als man eben derzeit hat und insbesondere wenn man eben nur auf eine einzige Art reinschaut, weil die sich dann gegenseitig bestätigen könnten et cetera oder auch eben äh vom vom Wert her ergänzen können.Sprich die Hoffnung ist mit den äh Teleskopen hierein weiteres Ohr quasi äh noch dazu zu gewinnen auf auf eine andere Quelle äh zu lauschen,die so bisher nicht detektierbar war und ähm.Es ist nicht die gesamte äh kosmische Strahlung, die jetzt hier analysiert werden soll, sondern man reduziert sich auf einen bestimmten Bereich und auf einen bestimmteneben das, was man die Strahlung nennt.Du das nochmal eingrenzen, was genau jetzt sozusagen der Fokus dieser Teleskope sein soll.
Daniel Mazin
Vielleicht bisschen zu vertiefen, zu Verständnis.Die Teleskoppe heißen Sharingkauf-Teleskope, auf Englisch äh äh Teleskop.Hier geht's um die Idee oder die Technik ähm die Gamerstrahlung zu messen. Also wir wir messen zwar im Endeffekt das Pflicht.Aber uns interessiert das Sharingkauflicht äh eigentlich gar nicht. Das ist ja nur so ein so ein Werkzeug. Ähm um das Werkzeug ist da, um die Kammerstrahlung,zu studieren, äh zu messen, zu verstehen, wo woher sie kommt, aus welchen Quellen sie kommt und dann natürlich zusammen mit äh anderen Wellenlängen und mit Multi Messenger,Informationen zu verstehen, wie wie das Ganze funktioniert.
Tim Pritlove
Lässt sich den Gamma-Strahlung als solche nicht einfach messen?
Daniel Mazin
Genau äh man kann es relativ äh einfach messen. Ähm nur die Atmosphäre äh ist ein Schild für uns diese Gammerstrahlung kommt da nicht durch. Am einfachsten ist ein mit Satelliten hochzugehen und die Kammerstrahlung,ist ist das beste Instrument, was wir haben, sei seit mehr als zehn Jahren funktioniert hervorragend, aber ist wieder so ein Satelliten, das heißt ähm ist wieder so ein,Instrument, was nur ein Quadratmeter groß ist,Das heißt bei höheren Energien der Garmastrahlung ist diese Fläche einfach nicht groß genug.
Tim Pritlove
Muss die größer sein.
Daniel Mazin
Weil die äh Kammerstrahlung, sowie die kosmische Strahlung auch äh einem Potenzgesetz als Funktion der Energie äh unterliegt und die Anzahl der Teichen mit höheren Energien einfach sehr sehr gering ist.
Tim Pritlove
Also man braucht mehr Fläche zum Detektieren.
Daniel Mazin
Entweder man wartet 100 Jahre mit diesem Gerät, dass da jemand äh etwas vorbeifliegt oder man braucht ein ein Fußballfeld. Und da kommt die Teleskope oder diese Technik ähm.Sehr äh sehr sehr gut an. Bei höheren Energien,Das ist nicht neu, sie wurde in fünfziger, sechziger, 70er Jahren letzten Jahrhunderts entwickelt.Und äh es es war eine Generation von von Experimenten, vielleicht erstmal ein Wipple in Arizona, dann ähm als zweite Generation,von den äh äh Teleskopen, die hießen äh auch wieder Ripple, dann äh.Hekra war hier auf La Palma mit fünf Teleskopen.Wurde das erste Mal Steroskopische Messprinzip,ähm ausprobiert und bewiesen, dass es gut geht. Da geht's darum, dass man nicht nur mit einem,Challenge Teleskoping vorhin guckt, sondern mit mehreren, ich erkläre gleich, äh wie wie es funktioniert.Dann kam die nächste Generation von die ist nach wie vor funktionieren. Da sind magic wiederum hier auf La Palma. Hesse aus Namibia und wäre das in ähm.In Arizona und die funktionieren noch ganz gut. Ähm.Aber die sind mittlerweile so gut, dass man sagt, es ist äh es ist an der Zeit ein Absolvatorium zu zu bauen. Es ist ein es reicht das als Experiment zu betreiben. Also was heißt als Experiment zu betreiben? Das heißt,paar Institute schließen sich zusammen mit das heißt vielleicht 10200 Wissenschaftler und Ingenieure,bauen etwas betreiben das selber,Daten auf analysieren die Daten und publizieren das. Die Daten an sich bleiben Eigentum von von dem Projekt, von dem Experiment.Das funktioniert aber mit diesem Channel auf Teleskopen. Mittlerweile so gut, dass man vor 1 oder 15 Jahren gesagt hat, okay, lass uns mal einen Schritt weiter,so wie es äh mal bei optischen Teleskopen äh passiert ist, ist wie ein Abservatorium machen, dass wir ein Gerät bauen und das betreiben als offenes Observatorium, dass wir Ausschreibungen machen und jeder, der sich,äh für Garmastrahlung interessiert, keiner ein ein Schreiben und äh wenn sie die Idee gut ist,dann werden Daten genommen und dann werden die Daten präpariert, analysiert und derjenige,der ähm die Idee hatte, kriegt die Daten und kann sie dann publizieren. Und wer es innerhalb von einem Jahr, sagen wir mal, nicht gemacht hat, dann sind die Daten öffentlich für alle, die da danach auch nicht gefragt haben.
Tim Pritlove
Mhm. Okay, also wir haben hier sozusagen jetzt mehrere äh äh Vektoren, über die wir hier sprechen. Zunächst einmal, ich fasse das mal so ein bisschen mit meinen Worten zusammen. ÄhmGamerstrahlung messen, Gammerstrahlung ist interessant, Kammerstrahlung hat hohe Energien und wo äh hohe Energien auf uns einprasseln, dann äh lässt es darauf schließen, dass da irgendwo was passiert ist und das wollen wir wissen. So das ist erstmal das Grundinteresse, so. Mal ganz unabhängig davon, welche der Theorien was es jetzt istletztlich eintritt, ne? Ob's aus irgendwelchen schwarzen Löchern kommt oder was auch immer, es kommt, das wissen wir und wir wollen's irgendwie messen und ähZiel ist jetzt vor allem auch mittelfristig möglichst vielen Wissenschaftlern eine Tür zu öffnen, solche Messungen durchzuführen. Jetzt sind diese,technisch äh über die letzten Jahrzehnte entwickelt worden und man weiß, okay alles klar, die funktionieren im Prinzip.Einfacher in Anführungsstrichen, wenn auch sehr viel teurer und aufwendiger ist, ist das Ganze im All zu machen. Das Fami Gameray, Space Teleskop, die du erwähnt hast, gibt's halt irgendwie,zehn, 12 Jahren ist noch ein Betrieb, ne? Genau.Ist. Äh auch hier ist wieder das Wort large. Äh noch mal im Namen eigentlich noch mit drin. Also vorher war das zumindest so. Es geht einfach dadrum, viel Fläche zu machen, weil einfach der Effekt, den man einsammeln will,selten ist und umso größer man sich natürlich ausbreitet, umso besser ist es. Am liebsten würde man wahrscheinlich eine komplette äh komplettes Land äh oder eine komplette Wüste damit zu kleben, aberDas äh wird natürlich dann zu äh teuer und stört zu viele Leute. Also muss man irgendwie anders rangehen. Aber aufm Boden, wo man dann eben mehr Platz hätte, hat man dann wiederum den Feind der Atmosphäre, die Atmosphäreschluckt die Gamma-Strahlung, aber wenn aber nicht unbedingt komplett, sondern irgendwas bleibt über und über diesen Cherrenkov-Effekt,kann man diese Behinderung umgehen,Wie macht man das, warum funktioniert das und was genau misst ihr so einen Teleskop?
Daniel Mazin
Ja es ist ganz ähm ist ganz interessant, dass wir die Atmosphäre als äh,Teil der Messung oder ein Teil des äh des Teleskops betrachten. Äh in der Tat ist es so, dass wenn die kosmische Strahlung oder die Gaumerstrahlung bei diesen hohen Energien in die Atmosphäre eintrifft.Die Atmosphäre unser Schuldschild. Aber es passiert auch so, dass sie äh die die wenn die Gamer-Strahlen auf die Atmosphäre treffen,entstehen neue Teilchen diese ist natürlich wiederum Energieerhaltungsgesetz, das heißt äh die neue Teiche, die entstanden sind, die haben sehr hohe Energie.Die geladenen Teichen,von äh den Kammerstrahlung in den Energien, von denen wir hier reden herkommen, die ähm bereiten sich in der Atmosphäre schneller als die Lichtgeschwindigkeit in der Atmosphäre. Natürlich ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, das Maximum,man erreichen kann,Lichtgeschwindigkeit äh im Medium, in der Atmosphäre, im Wasser ist ist nicht gleich der ähm Ausbreitungsgeschwindigkeit im Vakuum,können diese geladenen Teichen in der Atmosphäre schneller sein als das Licht äh in der Atmosphäre.Und dadurch entsteht so eine Art Macheffekt, was man vom Akustik kennt. Äh diesmal ähm mit diesen Teichen, die die Moleküle, die die atmosphärischen Moleküle können sich nicht,relaxieren und da gibt's ein ein Nettoeffekt ah was so was dann äh heißt oder Effekt äh resultiert in äh einem kurzen Strahlungblitz,was in unter einem bestimmten Winkel entlang der Ausbreitung von diesen geladenen Teichen entsteht.Und äh ähm diese Strahlung, die ist irgendwo in ultravioletten oder im optischen. Das heißt, man braucht eigentlich nur so ein optisches äh Teleskop.Hinstellen, was was gar nicht irgendwelche Sterne beobachtet, sondern man beobachtet die Atmosphäre und äh passiert was. Da leuchtet kurz was auf, also so wie wir Macheffekt.Optischen.
Tim Pritlove
Macheffekt genau.
Daniel Mazin
Ähm Schalleffekt äh wenn so ein Flugzeug über die Schallwäld.
Tim Pritlove
Schallmauer, so eine optische Schallmauer, die durchbrochen wird.
Daniel Mazin
So so ungefähr, genau. Und äh man beobachtet diesen Blitz in der Atmosphäre äh mit mit einem optischen Teleskop. Das ähm,Besondere hier ist, dass dieser Blitz sehr kurz ist. Äh wir reden hier von Nanosekum, das heißt ähm die die Exposure äh muss sehr sehr kurz sein.Wir reden hier von irgendwelchen zehn, 20, 30 Nanosekunden Belichtungszeit von jedem.Von jenem Ereignis, also nochmal Gamerstrahl kommt in die Atmosphäre rein, es gibt äh unterschiedliche Prozesse, einige von denen entstehen der geladenen Teichen.Sogenanntes Schauer bilden, bereiten sich in die Richtung des ursprünglichen Teiches mehr oder weniger, natürlich unter bestimmten Winkeln.Und diese geladenen Teichen bereiten sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit in der Atmosphäre aus.
Tim Pritlove
Also nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit, wie sie mit C definiert ist, sondern nur schneller als das Licht, das eine Atmosphäre schafft sich auszubrennen.
Daniel Mazin
Wir reden von diesem Index N, was äh 1 Komma0null irgendwas eins ist, aber das reicht schon.
Tim Pritlove
Mhm. Okay.
Daniel Mazin
Reicht schon aus und äh der Index der sagt um uns auch,ja für unter welchem Winkel die Strahlung ausgestrahlt wird. Beispiel im Wasser ist es relativ großer Winkel in der Atmosphäre ist ungefähr ein Grad.Passiert was in der Atmosphäre, da gibt's so diese ähm Teilchen Schauer von geladenen Teilchen, was aber bei unseren Energien von der ursprünglichen Teichen ungefähr im Maximum auf zehn Kilometer über dem Meeresniveau hat.Ungefähr drei, vier Kilometer über dem Meeresniveau ausstirbt,ein Gamerstrahl oder geladenes Teilchen kommt in die Atmosphäre rein macht ein Teilchenschauer, der stirbt. Das heißt weil die Atmosphäre ist oder einfach auch einsammelt, auch absorbiert.
Tim Pritlove
Über welche Strecke lässt sich dann dieser Blitz sehen? Also wie wie lange ist sozusagen die Strecke, wo der Blitz zu sehen ist?
Daniel Mazin
Das ist so ein im Himmel ähm,irgendwo entstanden äh in oberen Schichten der Atmosphäre, man hat Maximum, Anzahl der Teichen ungefähr auf zehn Kilometer über einem äh Meeresniveau und dann ist es irgendwann abgestorben. Und äh alle geladenen Teichen.In diesem gleichen Schauer haben gemacht. Und jedes Teilchen macht dann so einen so einen Ring auf der.Auf den Grund hier vielleicht äh hier zum Beispiel auf 2000 Meter über dem Meeresniveau. Und die Überlagerung äh von diesen äh Ringen macht uns das sogenannte Chillen of Pool,Pool hat äh ein Radius von ungefähr 120 Metern,wir reden hier von einer Fläche, die ähm von wenn wir von Senkrechten eingetroffenen Gaumastrahlung reden,ein Kreis von äh Radius 120 Meter reden. Davor haben wir geredet,Gamerstrahl, ähm das Gerät treffen muss, was vielleicht ein Quadratmeter ist von so einem Satelliten. Hier,mit einem einzelnen Gamerstrahl leuchtest du eine Fläche mit dem Radius von 120 Meter. Egal wo in diese Fläche,eine steht kann es ein Foto von einem Teichenschauer machen in dem von diesem Teilchen schaue,und dann rekonstruieren, was das für ein Teilchenschauer war,was der Ursprung von diesem Teichenschauer war, ob's jetzt ein Kammerstrahl oder oder ein kosmischer Strahl war, aus welche Richtung es gekommen ist und welche Energie es ursprünglich hatte.
Tim Pritlove
Was genau ist der Detektor in demTeleskop. Also diese Teleskope haben mich ein bisschen überrascht, weil die nicht diese typische Schutzkuppel haben. Die stehen irgendwie relativ äh frei da rum. Da ist es irgendwie ein bisschen egal, ob da Wind und Wetter drauf sich äh äh abspielt.Also im Wesentlichen so eine Gerüststruktur, auf die dann ein relativ großer Spiegel ähm montiert ist. Ich weiß nicht, was der Durchmesser von dem LST, von dem Großen jetzt.
Daniel Mazin
Den Durchmesser von 23 Metern.
Tim Pritlove
23 Meter, also ziemlich fettes Teil. Ähm wo dann äh vorne so ein äh Detektor,an so einem langen Bogen Elepsid.
Daniel Mazin
Ja wir haben dann.
Tim Pritlove
Also was genau wird da dann gesehen? Also wir reden jetzt von blauem Licht dem dem Frequenzbereich so das muss gesehen werden.
Daniel Mazin
Grobes ja äh es ist ein relativ einfaches Teleskop-Prinzip, man man hat da einen parapoolischen Spiegel von in unserem Fall dreiundzwanzig ähm,Durchmesser äh Reflektor besteht aus einzelnen Spiegeln, weil man äh es ist einfach unbezahlbar 23 Meter mit einem Spiegel zu machen. Wir haben,2hundert Einzelner spiegelt dieses Auspflastern müssen wir auch natürlich äh einzeln ausrichten.Müssen wir das von diesem Teich anschauen, was nicht hängt, wo Lichtjahre entfernt passierte, sondern.
Tim Pritlove
Zehn Kilometer.
Daniel Mazin
Kilometer oder 8 Kilometer über uns. Wir sind auf 2tausend Meter.Dieses Licht müssen wir in einer Kamera äh fokussieren und mit dieser Kamera machen wir dann ein äh ein Foto.Belichtungszeit von diesem Foto muss sehr kurz sein, weil natürlich kann man länger belichten, aber das Interessante äh ist innerhalb von paar anderen Sekunden, wenn wir sehr viel integrieren, dann,sammeln mal sehr viel Untergrund und dann können wir dieses,das schwache Licht von der nicht mehr von dem Hintergrund äh trennen,ist es sehr wichtig äh kurze Belichtungszeit äh zu haben und da sind so die die üblichen Kameras, die man bei der optischen Astronomie verwendet, obwohl das Licht in einem optischen Spektrum ist,äh noch nicht so weit, weil diese Belichtungszeiten von Mikrosikonen oder oder Millisekunden haben,und da kommt uns ein Foto sehr zugute, das heißt.Du hast ein Photon, was von der ein Elektronik auslöst, dann hast du dahinter,eine elektrisches Feld, was das durch Foto äh Effekt ausgelöst hat, beschleunigst und da gibt's ein System von Dinoden, die aus einem Elektron,zehn, hundert und so weiter machen machst äh wir machen Verstärkung von ungefähr 40.000 von äh das heißt von einem einzelnen.ÄhEin ein messbares, elektrisches Signal äh sehen, ähm was dann durch eine bestimmte Elektronik oder Triggerektronik und Elektroelektronik durchgeht und und und das Messer, das heißt ein Foto,und die Technik ist ist relativ vielleicht 8000 Jahre muss ich nachgucken.Und äh das das äh das funktioniert sehr gut. Was auch äh wichtig für uns ist, dass wir sehr hohe Quanteneffizienz haben, weil wir wirklich.So viele einsammeln wollen, wie wir können. Es ist nie so wie so ein Teleskop, wo wir Hauptsache sehr präzise, aber wir können sehr viel Licht verlieren, nein, wir können kein Licht verlieren, versuchen alles reinzusammeln, so ein Foto Multiplayer hat.Quanteneffizienz von ungefähr 40 Prozent zurzeit. 40 Prozent heißt, du hast ein einzelnes äh optisches Foto und was auf die Kathode trifft, hast vierzig Prozent,Wahrscheinlichkeit, dass du ein messbares Signal davon bekommst. Also schon,schon sehr, sehr hoch. Wir reden hier von wirklich von einzelnen optischen Motoren, die wir detektieren wollen.
Tim Pritlove
Ich versuch's nochmal ein bisschen äh aus meiner Perspektive äh zusammenzufassen. Also wir haben die Gamerstrahlung, die trifft jetzt auf die Atmosphäre. Atmosphäre fängt halt, na ja, gibt's ja nicht so einen klaren Bereich. Sie wird halt immer dichter.Sagt bei 100 Kilometern über der Erdoberfläche fängt irgendwie so das Universum an, da ist man dann in Spaceab da verdichtet sich die Atmosphäre in einem nennenswerten Maße, sagen wir es mal so, wird dann halt immer dichter und das steigt natürlich dann auch exponentiell an.Bei zehn Kilometer ist so viel Molekülmaterial vorhanden, dass diese Gammastrahlung dann interagiert undtut sie, indem sie halt dort auftrifft und durch diesen Effekt, den du schon beschrieben hast, dass äh hier diese äh diese Übertragung der Energie der Gammastrahlung auf die Moleküle so einen Effekt auslöst, dass es dann ebenschneller ist als das Licht, hat es eben so eine Art Fotoschockwellen-Effekt, der dann eben in einem Blitz resultiert, der in einem großenKanal, also in so einemDu hast gesagt elipsoid, also ähm ich stelle mir das halt einfach jetzt so wie so ein Lichtstrahl aus einer Taschenlampe äh vorab dem Moment, der dann irgendwie auf dem Boden zumindest auf der Höhe, wo wir jetzt hier in La Palma mit den Teleskopen lauschen, nach acht Kilometernungefähr einen Bereich ausleuchtet von 120 Metern und wenn halt zufällig das Teleskop genau in diesem.Abstrahlbereich steht, dann kann dieser Blitz aufgenommen werden und das wird er dadurch, dass man im Prinzip mit diesenFoto, Multiplayer-Detektoren äh über diesen Spiegel einfach die ganze Zeit nach oben schaut und äh eigentlich ist es ja mehr so eine Art Videokamera. Man möchte ja möglichst eine hohe zeitliche Auflösung des Lichtverlaufs.Ne bis auf Nanosekunden runter, damit man einfach äh nicht nur einen äh hier war ein Lichtblitz,Dass man eben diesen Lichtblitz auch in seinem gesamten Verlauf sehr fein,messen kann, wahrscheinlich auch, um dann einfach auch die Richtung der ursprünglichen Gamerstrahlung da wieder herauslesen zu können. Stimmt das so in etwa?
Daniel Mazin
Ich möchte kurz korrigieren zu dieser ja Teilchenschauer, heißt fast äh fast alles äh sehr gut verstanden. Ähm.Nur dass die Atmosphäre sich verdichtet, ist ein wichtiger Effekt ähm aber man man soll es vielleicht bisschen anders verstehen äh wie so ein Teilchenschau ähm entsteht.Wenn Gamerstrahlung kosmische Strahlung auf die Atmosphäre trifft, wo sie erst äh Interaktion stattfindet, das ist nicht unbedingt zehn Kilometer, das ist irgendwo viel weiter höher.Aus einem Teich in äh das macht halt irgendwie so ein so ein ultrarelastivistisches Elektronik aus einem,was da irgendwo ganz oben ist,machst du zwei, weil sie dann wieder interagieren mit irgendwelchen Molekülen oder durch Bremsstrahlung und Bremsstrahlung äh reagiert mit Molekülen der Atmosphäre. Haus zwei mal vier, aus vier macht,acht aus acht mal sechzehn. Also es ist wirklich so eine Teilchenkaskade. Natürlich die Energie pro Teichen halbiert sich auch jedes.Und äh und dieses Gebilde, was wir Teichen Schauer nennen, das wächst in ganze Zeit an bis ungefähr auf zehn Kilometer und dann stirbt das Haus, das heißt.
Tim Pritlove
Da wird's dann wieder kleiner.
Daniel Mazin
Genau, weil die neuen neuen stehenden Teichen nicht genug Energie haben, um neue Teilchen zu machen oder sind dann nicht mehr ultra.
Tim Pritlove
Okay, das heißt, dieser gesamte ausgeleuchtete Bereich sozusagen dann ein großes Elipsoide, weil es da oben mal an einer Stelle beginnt, sich ausbreitet bis zehn Kilometer und dann wird's wieder dünner.
Daniel Mazin
Und das ganze Ding, dieses dieses opsoid, was da eigentlich vorher in der Atmosphäre ähm stattfindet, das macht,jedes Teilchen jedes geladene Teilchen, was schneller ins Lichtgeschwindigkeit in der Atmosphäre ist, macht Licht und äh das macht insgesamt dann,diesen Detektoroberfläche.
Tim Pritlove
Das heißt, es ist es ist wertvoll mit den Teleskopen auch möglichst hoch zu sein.
Daniel Mazin
Zehn Kilometer ist nur so so ein Richtwert und es gibt natürlich äh Schauer, die weiter runterkommen,man hat auch eine Idee gehabt, Teleskope vielleicht auch fünf Kilometer,ähm ja zu bauen und da hat man festgestellt, okay das ist dann nicht unbedingt einfacher,zu detektieren, also bei kleinen Energien, da wo die wo das Maximum von weiter oben ist, ist es einfacher,aber bei höheren Energien kommt dieses Maximum von Teichenschau weiter unten und da bist du.Mit deinem Teleskop noch sozusagen innerhalb der Entwicklung von diesem Teilchenschauer und da ist,Detektion vielleicht einfacher aber die Rekonstruktion von dem was du siehst ist schwieriger.
Tim Pritlove
Okay. Also könnte es sein, dass sogar die zweieinhalb Kilometer, die wir hier auf La Palma haben, so ein.
Daniel Mazin
So ziemlich ähm genau, also zwischen ähm tausend7 800 Meter und äh zweieinhalb Kilometern, also Sweet Spot, wo das äh ganz gut funktioniert.
Tim Pritlove
Und wie kann man jetzt aus dem gemessenen Licht mit dieser hohen Auflösung den Ursprung der Gammerstrahlung, also die Richtung, wirklich die die Quelle, wie kann man die daraus äh rechnen?
Daniel Mazin
Diese Kamera von äh Sharingkauf Teleskop besteht aus äh nicht nur aus einem Photomulti, sondern aus mehreren, die von Magic ungefähr tausend Photomoly Play jetzt äh,mittlerweile 2000 Foto-Multi-Planern, das heißt, du hast pixualisiertes Bild.Und äh in diesem Vergleich mal zu iPhone Kamera ist natürlich nicht viel zu als 2000 Kanäle, aber das reicht uns aus,zu rekonstruieren und am besten kommt dann noch die uns zu Hilfe,euer Machmann ein äh ein Bild von diesem Teilchenschauer, nicht mit einem Teleskop, sondern mit zwei und das ist dann so wie.
Tim Pritlove
Zwei Augen schauen.
Daniel Mazin
Zu Augen und äh am besten drei oder vier, dann machst du Bild von einem selben Teichenschau aus unterschiedlichen Richtungen und dann äh während der Analyse der Daten kannst du die Bilder kombinieren,dann viel besser rekonstruieren, wo genau Teichenschauer stattgefunden hat. Weil sonst hast du nur die Richtung, wo das Ding ist, da ist ein bisschen,ähm Ambiguität äh ob's äh nach links oder nach rechts schaut,Aber von mehreren Richtungen des ähm selben Schauteichen Schauer fotografiert hast, dann äh ist die Rekonstruktion einfacher und ähm die die Hauptachse von diesem elepsoiden.Das ist die äh Richtung, aus der entweder kosmische Strahl oder ähm Gamerstrahl gekommen ist,dadurch rekonstruierst du die Richtung, wo es hergekommen ist und je größer des Teichenschauers sagt dir was über die Energie.
Tim Pritlove
Mhm. Weil umso mehr Power umso größer ist dieser Illipsoid.
Daniel Mazin
Genau und dann hast du pro Bild, was du analysierst Energie und und Richtung.
Tim Pritlove
Das heißt, wenn ich das richtig verstehe, also erstmal der also der Detektor ist nicht nicht einer, sondern wie du gesagt hast, eine eine Matrix und dadurch kann man schon mal einen zeitlichen Verlauf feststellen, weil.Sieht so ein bisschen schräg äh ist, dann schlägt der eine TikTok vielleicht etwas früher an als der als der andere innerhalb eines Teleskopdetektors, ja, habe ich das richtig verstanden?
Daniel Mazin
Wäre ich hier äh nein nein.
Tim Pritlove
Oder sind die mehreren Detektoren nur ums besser, das Licht besser empfangen zu können?
Daniel Mazin
Ist es eher Richtungsinformation, die äh die du brauchst. Natürlich äh wir reden hier von Schauerfront,Das heißt äh Teilchenschauer imitiert das Licht, das Licht breitet sich aus mit der Lichtgeschwindigkeit.Im Medium und äh wenn du wenn die Teleskope nicht unbedingt ähm zum Zenit gucken, sondern Zenitwinkel, sagen wir mal dreißig Grad,werden bestimmte Teleskope früher getroffen als als andere.Diese Information wird in der Analyse verwendet, aber das ist nicht die Hauptinformation, die wir brauchen. Hauptsache,was wichtig ist, ist sie Richtung, aus welcher.Die äh Photos kommen so äh über die Richtung können wir viel besser.
Tim Pritlove
Okay, aber meine Frage war, kann jetzt äh also wenn ich jetzt nur ein Teleskop habe,dort aber mehrere Foto quasi so ein also eine Matrix von von Detektoren habe. Kann ich,dadurch, dass ich mehrere äh dieser Fotomultiplayer habe schon die Richtung dadurch herausfinden mit einem einzelnen Teleskop oder ist das eigentlich erst mit mehreren Teleskopen möglich.
Daniel Mazin
Es ist in der Tat möglich, mit einem Teleskop zu machen, ist aber ist aber schwierig, es ist wirklich es sind zwei Effekte, die gegeneinander spielen. Das äh das heißt.Die zeitliche Entwicklung in einem bestimmten Bild äh ist dadurch ähm zustande gekommen, das ähm Teil.Dieses eher von den Photonen kommt wir nennen das von einem von äh also von einem Kopf äh von diesem Teilchenschauer und der andere kommt von dem von dem.Nun kann man sich das geometrisch so vorstellen, dass die äh Photonen, die von dem kommen, die kommen, äh die gehen auf dem direkten Weg zu uns.Die äh Photonen, die von dem kommen die ähm da ist erstmal eine Schauentwicklung,die zustande kommen muss und da und erst danach werden die äh von einem imitiert. Das heißt rein geometrisch würde man erwarten, dass die Photonen von einem.Er uns treffen als die Photonen von einem. Also so wie wir sind.
Tim Pritlove
Noch mal ein Delay drin ist, ja.
Daniel Mazin
Dreieck. Das eine kommt von der Hypotiuse, das andere kommt von diesen zwei.Zwei Katheten sozusagen. Nun äh ist es aber nicht unbedingt so, weil Teichen schauen Entwicklung geht schneller zustande als die Ausbreitung des Lichts äh im in der Atmos.Kann es schon kompensiert werden. Deswegen die zeitliche Struktur in dem Bild, was wir beobachten ist zwar wichtig,kann aber nicht eindeutig oder nicht immer eindeutig zugeordnet werden und das hängt dann äh damit zusammen, wie nah äh Teichenschauer zu dem Teleskop.Stattfindet, ob's ob's jetzt nah dran ist oder weiter weg ist, dass es weiter weg ist, dann ist es ähm einfacher die zeitliche Struktur in dem Bild,einzuordnen, wenn's in der Nähe dran ist, dann ist es.
Tim Pritlove
Okay, verstehe. Das heißt, das Teleskop selber äh verwendet diese mehreren Fotomultiplayer und diese hohe Auflösung in der Dedition, um überhaupt erstmal die Struktur selber dieses Elipsowets möglichst gutabzubilden und wenn man jetztvor allem darauf aus und das ist man ja im Prinzip auch noch die unmittelbare Herkunft, der ursprünglich das des ganzen auslösenden Gammastrahlung möglichst genau zu vermessen. Dann ist es praktisch, wenn man noch mehrere solche Teleskope,in unmittelbarer Nähe aber auch hat. Also die tatsächlich in,Umkreis von 120 Meter stehen, aber da passt ja gar nicht so viel hin eigentlich hundert1zwanzig Meter. Ist ja nicht so viel, wenn man jetzt selber einen Teleskop hat, was schon mal 23 Meter Durchmesser hat.
Daniel Mazin
Richtig, also es ist ganz äh ganz scharf äh beobachtet. Ähm deswegen,von den die wir bauen wir nur vier weil passender auch einfach nicht mehr rein.
Tim Pritlove
Okay, aber das ist sozusagen das Ziel. Vier zu bauen, die alle möglichst nah beieinander sind.
Daniel Mazin
Genau, wenn wir es hier bauen, wir wollen wirklich, dass das äh selbe äh Teichenschauer von möglichst allen Vieren auch gesehen wird. Natürlich,wenn Teichenschauer irgendwie an der Seite von diesem runterkommt,kann sein, dass nur zwei oder nur drei von den vier sehen. Es ist trotzdem ganz gut, aber wenn alle vier sehen, ist äh ist wunderbar. Jetzt baut man aber nicht nur eine Ray von 120 Meter,Radio, sondern man möchte eher so um zehn Quadratkilometer damit zupflastern,Da ist es natürlich so, dass du ein Teichenschauer nicht von dem ganzen Reh sehen kannst, sondern nur ein Teil von diesem,dieses eine sehen können. Nur dadurch, dass du ja größeres Ray hast von zehn Quadratkilometern,ein anderes Ereignis wird woanders gesehen. Also deine Detektorfläche ist dann ist dann größer. Das ist so wie.Detektorfläche von dem ein Quadratmeter ist schon besser als ähzehn Quadratzentimeter.Deine effektive Fläche von einem Instrument wird größer. Je größere Fläche du mit den Teleskopen zupflasterst.
Tim Pritlove
Im Idealfall, ähm wenn Geld keine Rolle spielt, hättet ihr am liebsten irgendwo so eine Fläche in der Wüste, wo einfach,Platz ist und äh ihr würdet alles voll mit diesen Teleskop Vollpflastern bis äh zum Horizont.Wenn dann irgendwie die kosmische Strahlung kommt, dann würden zwar vielleicht maximal vier oder fünf irgendwie was sehen, aber auch das wäre ja eine Information, also hätte man da auf einmal einen riesigen Schauer und man würde an mehreren Stellenäh entdecken, dann wüssten wir ja auch, dass äh jetzt nicht nur so ein Event aufgetreten ist, sondern dass es auch noch im Kontext mit anderen steht, dass da eine höhere Aktivität ist et cetera.
Daniel Mazin
Genau. Das ist das Konzept von diesem Challenge of Teleskopery, das äh ein bisschen dieses Trade-off,ähm zwischen dem vorhandenen Geld und ähm äh diese Technik äh zuzufinden ist bei geht's darum,große Teleskope zu bauen mit großem Spiegel, mit sehr Fotodetektoren,Weil wir reden hier von niederjedischer hochenergetischer Kammerstrahlung. Das heißt, es gibt genug von dem,Wir müssen nur äh einen Detektor bauen, was äh diese äh Strahlung äh vor dem Hintergrund unterscheiden kann,Es gibt genug, die so ein 120 Meter Radiusfläche reicht uns vollkommen aus. Bei höheren Energien ist es schon besser,oder wichtiger,mehr Fläche mit den Teleskopen zu zu pflastern, weil gibt's einfach nicht mehr so viele, die die runterkommen oder wir müssen entweder sehr lange warten oder höhere Fläche mit den Teleskopen zu pflastern,bei ganz hohen Energien, äh die wir messen können mit dieser Technik.Da jedes Zeichen schaue, macht so viel Licht aus, da brauchst du kein äh Hochsynstitius Teleskop um das messen zu können. Es gibt genug Licht.Aber die sind sehr selten. Da geht's nur darum äh Fläche mit ähm mit mit äh kleinen Teleskopen zuzupflastern.
Tim Pritlove
Ähm wir haben's jetzt schon eingangs so ein bisschen äh erwähnt, aber vielleicht können wir das nochmal kurz zusammenfassen, was es bisher gab und wo es hingehen soll. Also die ersten experimentellen ähm Teleskope waren diese Hegra äh Teleskope hier jetzt auf La Palma.Und später wurde die beiden Magic, Magic eins, Magic zwei,quasi schon mal dieses Prinzip abgebildet haben. Zwei, die direkt nebeneinander stehen, um sozusagen die selbe.
Daniel Mazin
Wurde schon bei ähm entwickelt, weil da waren äh da gab's fünf Teleskope, die in einem System zusammengearbeitet haben.
Tim Pritlove
Die waren viel kleiner.
Daniel Mazin
Viel kleiner. Genau und da hat man ähm daraus das waren glaube ich fünf Quadratmeter zehn Quadratmeter Spiegel, muss man nachsehen,waren fünf von diesen Teleskopen die ja im System gearbeitet haben und dieses Stereoskopie,entwickelt haben und daraus hat man zwei Experimente gemacht, einmal Magic,gesagt hat, okay jetzt lass uns mal höre äh größere Teleskope bauen mit mit äh größerer Spiegelfläche Magic Teleskope haben,Spiegelfläche von siebzehn.Metern, Durchmesser ähm und da hat man äh das Geld nur für das eine gehabt und da hat man gehofft, auch mit einem Teleskop,mit großem äh dann zu kleineren Energien zu zu kommen und und die messen zu können und das andere Experiment wurde dann in Namibia gebaut mit vier Teleskopen 12 Meter Durchmesser.Ähm das dann im Süd äh Kimisphäre äh gearbeitet hat. Es hat auch ähm sehr viele Erfolge.Gefeiert und bei Magic hat man dann ähm Geld gefunden, um das zweite Teleskop bauen zu können, weil natürlich sterroskopisch,funktioniert es viel besser und äh ja es sind so zwei beide Kinder von von dem Experiment.
Tim Pritlove
Mhm. Also jetzt stehen da zwei Magics nebeneinander und daneben steht jetzt das LST eins, dem halt noch ein LST zwei, drei und vier, dann äh folgen soll, äh dann werden die Magics dann entfernt und oder bleiben die stehen?
Daniel Mazin
Eine sehr interessante Frage, die ähm lange diskutiert wird äh an sich. Ähm.Teleskope weiter bestehen, solange LST oder noch nicht äh voll funktionsfähig ist. Aber auch danach ähm.Gibt es ähm sehr gute Argumente Magic Teleskop äh weiter betreiben zu können oder betreiben zu wollen, weil diese Technik, die ähm zwar.Die neuen Teleskope, die werden viel sensitiver sein und viel besser funktionieren. Nur das Gesichtsfeld von seinem Sharingkauf Teleskop ist sehr begrenzt.Hier von,Gesichtsfeld von drei bis äh bis 8 Grad. Das heißt äh nur in die Richtung von drei bis 8 Grad, wo die Zieleskope gucken, da werden die Ereignisse ja fotografieren können.Registrieren können und analysieren können. Wenn wir etwas Spannendes woanders passiert und ähm die Quellen oder Quellen von Gammastrahlung,sind äh teilweise sehr variabel und wir wissen nicht wann die losgehen und wann die aufhören. Ah dann dann kriegen wir davon nichts mit.Wie nicht mehr fliegt, das fliegt ja schon so zwölf Jahren, geht mal vielleicht kaputt,dann haben wir vielleicht auch gar kein Instrument in ähnlichen Energien,was man sagen kann, da passiert was. Guck mal hin. Und da wäre ein äh solche Teleskope wie von Magic oder wäre das oder oder Hess sehr hilfreich, um bestimmte Objekte,zu Monitoren dann Zeit hinzugucken und dann.So eine Art System für das hoch.
Tim Pritlove
Mhm. Mhm.
Daniel Mazin
Liefern. Sonst ähm ist man nur darauf angewiesen äh konstante Quellen zu gucken oder äh zufällig etwas zu entdeck.
Tim Pritlove
Verstehe schon. Ich hatte jetzt nur Sorge, dass es da nicht genug Platz gibt, aber äh offensichtlich äh es scheint noch Platz zu sein für die anderen. Drei Teleskope, selbst wenn man die Magic Teleskope da stehen lässt, aber das steht ja alles relativ nah beibeieinander, aber ich habe mir das äh gerade auch nochmal angeschaut, also das ist schon auch ein bisschen Platz.
Daniel Mazin
Ja, es hängt äh davon ab, unter welchen Senitwinkeln äh Quellen beobachtet werden, wenn man zu relativ hohen Senitwinkeln geht, dann äh ist dieses äh sogenannte Shadowing Effekte schon da. Also da ist es in der Tat.Ein weniges Problem, dass äh wir nicht so viel Platz haben und das Magic Teleskop äh vielleicht äh ein bisschen.Im Weg stehen, aber wenn wir äh Beobachtungen unter Kleinsinneln reden, dann äh gibt's kein Shadowing, das äh ist kein Problem.
Tim Pritlove
Also kleiner heißt relativ hoch schauen.
Daniel Mazin
Genau, also alles, was unter sagen wir mal 45 Grad stattfindet, da stehen sie sich nicht im Wege.
Tim Pritlove
Also fünfundvierzig Grad, also null Grad wäre nach oben.
Daniel Mazin
Null Grad wäre nach oben, 45 Grad wäre Hälfte da vorne. Und 90 wäre da in Richtung Chorison.
Tim Pritlove
Gibt es denn bestimmte Orte in unserer Galaxis, die jetztpermanenten hohen Output an äh Gammastrahlungen haben, wo es sich lohnt sozusagen die ganze Zeit auch hinzuschauen. Dann hat man eine Ahnung, was sich dahinter äh verbirgt.
Daniel Mazin
Auf jeden Fall. Wir haben äh in unserer Galaxie ähm viele Gammerstrammungsquellen.Und viele davon sind äh konstant. Und wir reden hier von ähm Überresten von äh Supernova.Explosionen. Wir reden von sogenannten, was auch was mit äh Supernow Explosion zu tun haben. Wir reden von Pulsaren.Zwar keine konstante Strahlung aus äh liefern, aber eine Gammastrahlung die ganze Zeit kommt,ausstrahlen. Äh wir reden von äh sogenannten Gamerienerys. Das sind äh zwei Objekte, die sich umkreisen und äh,da wird auch Kammerstrahlung gemacht. Wir reden auch hier von galaktischen Zentrum selber,Strahlung aussendet,Also es gibt genug Fans äh mit äh dessen Sessivität von Instrumenten, die wir jetzt haben reden wir bereits von 100 oder mehr Quellen in unserer Galaxidy, Kammerstrahlung äh.
Tim Pritlove
Und wo es schon sinnvoll wäre, auch über einen längeren Zeitraum zu beobachten, einfach um ein genaueres Bild davon zu bekommen, was dort eigentlich in diesem Energiebereich stattfindet.
Daniel Mazin
Ja, es ist äh sind mehrere Aspekte, die interessant sind äh wenn wenn das Instruktivität von dem Instrument sich verbessert. Auf einer Seite ist diese räumliche Auflösung.Reden von ähm.Auflösung das heißt mit oder die Auflösung ist vielleicht ähm zehn Bogenminuten.Das heißt wenn ein Objekt kleiner als zehn Bogenminuten ist ähm ist es für uns ein Block. Das ist äh.Ja es ist ein ein Punkt. Wir wir reden vom Punkt,bis zehnmal besser in bestimmte Energiebereichen. Das ist schon,eine Bogenminute. Es ist natürlich nicht zu vergleichen mit Radioteleskopen oder Röntgen Teleskopen, aber trotzdem für uns ist das schon wichtig. Es ist eine eigene Quelle,sind's mehrere Quellen. Wie wie sehen nur ein Blog? Mit dieser Technik sind es vielleicht mehrere Quellen.Oder ist es eine Quelle mit der Struktur? Er ist vielleicht auch ähm Struktur nicht nur räumlich, sondern äh viktoskropisch, vielleicht ein Teil von von äh,von diesem Signal hat ein anderes Energiespektrum anderer,Bereich. Also es ist sehr viel was wir über die räumliche Auflösung.Ähm äh lernen können. Das andere ist dieses piktoskopische Auflösung, das heißt äh pro Energiebereich, wie wie gut wir sind. Äh zur Zeit sind wir vielleicht bei fünfzehn, zwanzig Prozent ähm.Energieauflösung, das heißt äh,sage ich mal dreihundert GEV, Signal messen, dann ist es äh dreihundert plus minus fünfzehn Prozent. Von da hängt eine Struktur in diesem Energiespektrum versteckt,die vielleicht nur sehr sehr sehr dünn ist.Sehr spitz, die würden wir gar nicht sehen, weil es einfach alles alles verwaschen.
Tim Pritlove
Wischt das. Mhm.
Daniel Mazin
Ähm mit äh CTA Teleskopen werden wir viel bessere Energieauflösung haben. Das heißt, wir werden diesen Energiespektrum viel besser studieren können. Und da ist es uns wichtig,durch das Energiespektrum oder durch die Form des Energiespektrum können wir viel besser unterscheiden, ob,die Quelle einer elektronischer ist, das heißt diese Elektronen eher beschleunigt.Und dadurch äh ist die Gammastrahlung entstanden, die wir registrieren oder ist eine Quelle von der kosmischen Strahlung. Das heißt, es sind eher hochenergetische Proton.Ursprung der Gammerstrahlung, die wir beobachten.
Tim Pritlove
Das ist natürlich ein gutes Argument für.Diesen nächsten Schritt zu gehen, ne? Also wirklich hin äh ein Observatorium äh anzubieten, was es ja so in dem Sinne derzeit nicht gibt, wenn ich das richtig verstehe. Es gibt halt das äh Familot äh und es gibt äh das LST, die Magic et cetera. All das, was bisher da wartechnologische äh Experimentehat man sich halt einfach mit dem Teleskop vor allem erstmal um die Detektion als solche bemüht. Die zu verbessern, äh die Qualität besser hinzubekommen, zu schauen, was sind eigentlich die Parameter, die man jetzt hier noch ähverbessern muss, um überhaupt ein Bild wahrsten Sinne des Wortes zu bekommen.Und diese Entwicklung ist jetzt an dem Punkt angelangt, wo man sagt, okay, wir wissen jetzt, wie das funktioniert. Wir wissen, was wir bauen müssen,wissen auch, was wir erreichen können, wenn wir das und das bauen,die beste Methode, das zu machen, ist solche Race aufzubauen, also mehrere Teleskope auf möglichst dichten Raum irgendwo hinzustellen, damit die ebenmöglichst viel und dann eben auch damit die Richtung der Gammerstrahlung messen können und in dem Moment, wo man sagt, okay, jetzt ähfunktioniert das alles. Jetzt überlassen wir es quasi der Wissenschaft, den Wissenschaftlern weltweit. Hier selber auf Ideen zu kommen, was man sich denn jetzt genau,anschaut, weil bisher war das sozusagen, ja, wir brauchen mal eine Quelle, wir müssen hier irgendwie testen, dass es funktioniert und jetzt wissen wir, dass es funktioniert. Jetzt wollen wir sozusagen hierwie wir das jetzt hier auch in den letzten Podcasts äh besprochen haben, zum Beispiel Grantioskopion bei den optischen Teleskopen ist es ja der Normalfall. Wissenschaftler reichen einfach Beobachtungsanträge ein, die werden ausgewählt, die werden durchgeführt, die Daten werden zurück überliefert. Das fehlt sozusagen derzeit noch für diese äh Bodengestützte Gamma-Strahlen,Beobachtung, aber das ist jetzt im Prinzip genau der Prozess, der eingeleitet wurde.Wer äh finanziert denn dieses CTA-Geschichte und was ist dann also sind jetzt genaudiese zwei Standorte erstmal einmal im Norden und einmal im Süden, jeweils vier Teleskope,drei, also hier dann vier La Palma und im Süden ist dann in Chile kommen dann mehr zum Einsatz.
Daniel Mazin
Ja mehr genau weil vom Süden,Kann man besser äh das galaktische Zentrum und ähm unsere eigene Galaxie beobachten. Da vermutet man eher die sogenannten Pepatronen zu finden. Das sind ja,Quellen, die zu den höchsten Energien Protonen äh beschleunigen, die die kosmische Strahlung rausmachen. Äh das kann man wahrscheinlich besser auch vom vom Süden aus sehen.Da werden drei Teleskoptype gebaut, alle drei, die vier Lifestyle Teleskope,bis 25 Mietpreisteleskope und bis 70 Smalls heißt Teleskop, also es wird wirklich so eine Fläche von,ähm zehn Quadratkilometer äh mit Teleskopen zugepflastert. Äh in dem Zentrum von dem Süden werden die vier LSTs,stehen und dann 25 MSDs irgendwie drumherum und dann viel größere Fläche mit den kleinen so können wir die Energien von,wir reden hier von 20 Giga-Elektronenvolt, das ist so unsere Energieschwelle, von denen wir messen können,bis über 300 TV.Terra-Elektron Volt Pro ähm Gamerstrahlung, das heißt mit so einem äh dadurch, dass wir drei unterschiedliche Teleskopgrößen verwenden, können wir,Mehr als drei Größenordnungen in der Energie äh abdecken ohne Energie von diese Gammerstrahlung ist ja,Potenzgesetz äh abfallend mit wahrscheinlich so minus zwei Komma acht äh,Es ist nicht so wichtig. Äh wichtig ist, dass es mit einem Teleskopentypen nicht möglich so einen großen Energiebereich abzudecken zur Zeit,Magic oder Hass oder wäre das, die können so in großen Bereich mit einem Teleskopypen nicht abdecken, ohne,drei unterschiedliche Teleskoptypen,und äh hier im Norden wird natürlich auch Teil der Milchstraße ist zu sehen, aber äh man hat entschieden, hier keine Teleskope zu bauen.Das soll dann eher im Süden sein. Hier werden vier LST sein, das eine steht ja schon da und 3 kommen noch dazu. Und das nun dann bis 15 mit Teleskope werden. Äh werden dazu kommen. Nur wer es finanziert, ist natürlich äh teuer,Man hat sich zusammengesetzt.Großen Spieler in einem Feld, weil wir sind ungefähr tausend Leute, die in einem Bereich arbeiten.Man hat vor wahrscheinlich mittlerweile 15 Jahren ähm das Programm angefangen und geguckt nach den Finanzierungsmöglichkeiten.Und dann hat man ähm sogenannten FB Seven Gelder bekommen, um so eine Infrastruktur auf die Beine zu kommen. Das ist das ist schon ein,was sehr ähm Europa zentriert ist. Die die Hauptfinanzierung,ist von Europa und in zur Zeit versucht man ein Erik ähm zustande zu bringen. Eric ist äh European Research in.Das ist ein ein ein größeres Unterfangen, wo es darum geht, äh,Unter welcher Flagge diese dann äh sein wird und äh Europa bietet mit diesen Eriks,ein äh ein legales Konstrukt äh was man was man äh dafür verwenden kann. Da müssen aber wirklich Parlamente von europäischen Ländern,nicht von allen, aber die die beteiligt sind dem dem zustimmen. Also es ist relativ.Langwieriges Prozess. Auf der anderen Sache erwarten natürlich die Ministerien, wenn sie so ein Erik äh auf die Beine bringen, dass der European Commission dem auch zustimmt,ein ah ein offenes Subserratorium ist und nicht nur irgendwelchen 1tausend äh Enthusiasten zur Verfügung steht, die ihre Ideen dann austesten und publizieren, sondern das ist.Den ganzen europäischen oder äh internationalen äh Gemeinschaft so zur Verfügung stehen.
Tim Pritlove
Und wo wird's dann genau sein, das südliche ZTA?
Daniel Mazin
Paranal in Chile, es ist ähm äh im Prinzip eh so Gelände, das heißt auch als Partner eingestiegen, das Projekt.Dann äh uns helfen das Servatorium im Süden ähm zu bauen und und zu betreiben.
Tim Pritlove
Parallel ist ja jetzt schon ein riesiger Standort für äh verschiedene Teleskope und dann kommt das sozusagen noch mit dazu.
Daniel Mazin
Ja, es ist eine eine Fläche, die nichts hat.Aber es ist nicht weit von äh von der Infrastruktur, die äh ESO bereits dort hat und äh das das hilft natürlich durch die ganzen Kontakte, durch die ganze ja Geschichte, die so äh Tortenparanal hat,so eine Psychatorium bauen zu können.
Tim Pritlove
Wann soll das fertig sein?
Daniel Mazin
Ja am besten gestern.
Tim Pritlove
Dir geht ja.
Daniel Mazin
Aber nun ja sind wir im Prozess äh Erik ähm offiziell zu beantragen und dann dann muss Kommission,grüner Licht geben und dann irgendwann fließen die Gelder und die Konstruktionsphase soll 5 Jahre betragen.Wir hoffen, dass wir vielleicht äh äh in ein, zwei Jahren mit dieser Konstruktionsphase beginnen können und dann wird fünf Jahre lang gebaut.La Palma bauen wir das ähm.Ähm bisschen schneller, weil wir auch ohne Erik die Möglichkeit äh gefunden haben, das zu finanzieren.Sehr starker Beitrag kommt auch aus Japan. Ich bin auch von der Universität von Tokio hier umgerechnet 20 Millionen Euro wurden bereits in das Projekt investiert.Dass vor allem in die LST und äh Spanien hat ähnlich großen Beitrag geliefert. Äh,sogenannten Federgelder. Das sind ähm europäische Gelder für die Infrastruktur, wann die für Spanien sind, dann können die nur in Spanien verwendet werden.Haben haben wir eine Möglichkeit gefunden, das für ähm Wissenschaft äh zu verwenden.So ist es vor allem durch die Anstrengung aus Japan, Spanien, Deutschland, Italien und Frankreich.Gelungen die Finanzierung für die vier LSDs zu sichern. Das eine steht schon da und die drei weiteren müssen in paar Monaten eher deren Baubeginn haben, so dass wir in drei Jahren fertig sein.Wollen.
Tim Pritlove
Hier an diesem Standort.
Daniel Mazin
Hier in in auf La Palma, genau, als Teil von CTA.
Tim Pritlove
Und im Süden ist noch total offen, wann das stattfinden wird.
Daniel Mazin
Da ist es noch äh offen, genau.
Tim Pritlove
Okay, aber man weiß schon, äh wo es stehen äh wird. Ist ja auch ein guter äh Gesellschaft. Hier ist mit dem Teleskopio Kanaias ist das größte optische Teleskop, das wird ja dann demnächst abgelöst so. Das steht aber dann halt auch in Paranal mit dem ELT, von daher äh ändert sich nicht viel.Man steht immer schön nah beieinander. Ja bemerkenswert. Also es wäre dann wirklich eine Fläche, was hast du gesagt? Was ist die Gesamtfläche, die jetzt in einemmaximalen theoretisch maximalen Ausbau angestrebt werden soll. Im Süden.
Daniel Mazin
Im Süden geht es bis zu 10 Quadratkilometern, wenn wir, wenn wir alle Gelder zusammenkriegen, die wir haben wollen, dann ja.
Tim Pritlove
Geht's rund.
Daniel Mazin
Genau hier ungefähr bisschen unter einem Quadratkilometer.
Tim Pritlove
Jetzt ähm würde mich nochmal interessieren, wieso der Prozess dann abläuft, wenn man so ein Observatorium das muss äh schaut halt einfach in einer extrem hohen Zeitauflösung.Quasi die ganze Zeit einfach in die Atmosphäre.
Daniel Mazin
Ja man guckt dann aber man schaut schon in eine bestimmte Richtung. Man wählt eine bestimmte Quelle welche Quelle das ist. Das ist ein Prozess. Da muss man,gibt's unterschiedliche Wege, Quellen zu bestimmen, die wir beobachten wollen,wir nehmen zum Beispiel ein Krebsnebel, Krebsnebel ist ein Standardkerze in unserem Bereich, sie ist auch nicht ganzes Jahr lang zu sehen, aber sagen wir mal.
Tim Pritlove
Kerze, das heißt, man man weiß, es ist mehr oder weniger eine konstante Gamerstrahlung an der Stelle, an der man auch alles andere ausrichten kann.
Daniel Mazin
Genau.
Tim Pritlove
Wenn man da hinguckt, sollte man genau das sehen, sonst ist irgendwas kaputt.
Daniel Mazin
Genau, weil man muss dieses Instrument auch irgendwie eichen können, äh gerät dem Zerren, werden durch bestimmte ja äh künstliche Kalibrationsquellen geeicht.Diese Möglichkeit haben wir nicht. Wir brauchen keinen Beschleuniger im Himmel, irgendein ähm Super über Rest, was uns äh konstanten Fluss von der Gammerstrahlung liefert, was wir auch in anderen mit anderen Instrumenten sehen können.Und dadurch wird es äh wird es gereicht. Also das wir gucken jetzt in die Richtung von einem Krebsnebel, natürlich die Erde dreht sich, das heißt Krebsnebel,nicht ganze Zeit äh und ähm perfekten Bedingungen zu sehen und äh wir haben unser,Triggersystem, das heißt ähm wenn einer Kamera von einem Teleskop.Ein äh Signal gemessen zu haben,drückt das Teleskop selber aufn Aufnahmeknopf und sagt, okay, diese 30 Nanosekunde, diese 40 Nanosekunden nehmen wir jetzt auf.Da ist was passiert und dann ist vielleicht eine Todzeit vor ein paar Mikrosekunde, da kann man nichts machen und dann sind wir wieder in diesem,Abwartungsmodus, ob da was passiert. Wir reden jetzt von den einzelnen Bildern, auch wenn der äh Fluss von der von der Garma-Strahlung, von dieser Quelle konstant isttrotzdem ein Prozess, was was hier stattfinden, die Ereignisse kommen zufällig zustande und wenn äh die Kamera meint wieder irgendwas äh messen zu können,oder was was interessantes gesehen zu haben, dann äh wird die Information wieder ausgelesen.So bei diesen großen Teleskopen von LST sind wir jetzt bei acht Kilohertz ungefähr. Die meisten, das heißt 8000 Ereignisse pro Sekunde werden aufgenommen und dann analysiert.8000 Ereignisse pro Sekunde, ob's jetzt Richtung Krebsnebel oder woanders. Die meisten davon äh sind ja haben gar nicht Gamma, Strahlungsursprung, sondern sind aus von diese kosmische Strahlung,die sind einfach viel viel mehr da. Für uns ist es aber Untergrund. Den müssen wir dann in Analyseschritt,sagen, nee, das war, das war doch ein Protonschauer, interessiert uns nicht, uns interessieren kann man Schauer und diese kommen dann je nach ähm Energie, vielleicht äh,Ja, 20, 30 pro Minute oder oder sogar bis 60, also einmal, einer mal pro Sekunde kommt so ein.Ähm Ereignis zustande, was von den Kammerstrahlungen.
Tim Pritlove
Verwirrt, also 8tausend mal pro Sekunde, äh aber wir beobachten.
Daniel Mazin
Genau.
Tim Pritlove
Wir beobachten doch jetzt im Nanosekundenbereich, das muss man auch sehr viel feiner auflösen.
Daniel Mazin
Richtig, weil man äh nicht ganze Zeit diese Information, die man Mist aufnimmt, sondern man äh man ist in Standby, man ähm wir reden hier von einem Ringbuffer. Die Information,Foto Multiplayern registriert wird. Sie wird,da sind elektrische Signale äh die kommen ganze Zeit und die kommen in einen in einen Ring Buffer, zeitlichen Ringbuffer rein,Dieses Ringwaffe wird irgendwann überschrieben. Das heißt, die Firma Sufer wenn's nicht ausgelesen wird, dann wird's einfach überschrieben.
Tim Pritlove
Okay, also es geht nicht wirklich was verloren, sondern nur man guckt nur 8tausendmal pro Sekunde nach, war da jetzt was? Und wenn ja, dann fangen.
Daniel Mazin
Aber nicht zufällig, sondern äh wir haben ein Triggersystem in in diesem äh äh in in dieser hochintelligenten Kameras.Mehrere Photomoji ein Signal höher als irgendwas sehen dann sagen wir mal.Also erstmal kommen Signale in diesen Trinkwasser und bleiben da paar Mikrosekunden drin,Triggersystem von der selben Kamera sagt, oh da war was Spannendes dann äh hören wir auf äh das Signal zu sampeln.Und lesen aus dem Bereich, wo was stattgefunden hat und da schreiben wir dann aufm,im Datenzentrum rein und dann fangen wir wieder an äh zu sampeln, zu gucken, ob da was passiert. Und dieser Prozess, 800 pro Sekunde findet das statt.Aber nicht ähm periodisch, sondern zufällig.
Tim Pritlove
Und wenn man jetzt ein Ereignis detektiert hat, wenn man weiß, okay, da war jetzt ein Blitz, da war dieser Blitz. Wie viel Daten erzeugt die Aufnahme dieses einen Events? Ungefähr.
Daniel Mazin
Ja wir reden von mehreren Kilobyte ähm ja mir fehlt jetzt genaue Zahl äh.
Tim Pritlove
Beides ja nix.
Daniel Mazin
Ja aber 8tausend es ist erstmal nicht ein Kilo bei sondern so.Unsere Kamera hat insgesamt Durchlauf von bis 60Gigabit pro Sekunde.Und wir nutzen ungefähr die Hälfte davon aus. Also wir mit den Daten, die wir auslesen.Erzeugen wir ungefähr 30 Gigabit pro Sekunde.
Tim Pritlove
Also ein Rohmaterial.
Daniel Mazin
Und das äh wir haben unsere was von Japan finanziert wurde. Das hat dann äh Speicherplatz von drei Komma vier,Schon mal schon mal große Zahl und äh nach paar Jahren wir betreiben das jetzt seit zweitausendachtzehn.Das reicht uns nicht aus. Ähm nächste Woche werden wir ein Upgrade mit 2,3 Peter Bike extra.Haben wir fast sechs Bettarbeiten insgesamt. Aber irgendwann muss man natürlich diese Daten löschen oder die so reduzieren, dass es dann machbar ist. Also roh und Daten am Ende und das war aussortieren und suchen was, was eigentlich wichtig.
Tim Pritlove
Mal ein bisschen meine Frage. Also auf welchem Level stellt man dann die Daten den Wissenschaftlern äh zur Verfügung? Also wenn ich jetzt angenommen wir haben jetzt diesen Observatoriumsmodus und ich kann jetzt wirklich Beobachtungszeitbeantragen und sagst du hier was weiß ich da ist so ein Pulsar den will ich mir jetzt mal anschauen irgendwie dann wird da,was weiß ich, wie lange da drauf geschaut wird, vielleichtTag oder so, das wäre wahrscheinlich schon sehr viel, ne? Ich weiß nicht. Na ja, äh sagen wir mal, ich habe jetzt so einen Tag und äh der wirft dann, keine Ahnung, paar hundert äh Ereignisse auf, dann bekomme ich ja nicht den rohen Datenstrom, derder Kamera, sondern es muss ja in irgendeiner Form eine eine Reduktion aufs wesentliche äh statt.
Daniel Mazin
Ganz genau. Ja natürlich, also wir reden hier von dreißig ähGigabit pro Sekunde für eine bestimmte Kamera. Jetzt haben wir eine Ray von den Teleskopen, also natürlich der End-User, derjenige, der die Daten,beantragt hatte, würde nie zusehen.
Tim Pritlove
Interessiert dich eigentlich auch nicht, ne.
Daniel Mazin
Das auch nicht. Genau, also die Daten werden reduziert und wir reden dann am Ende von.Äh das heißt Energiespektrum zweit aufgelöstes Energiespektrum äh Lichtkurven, Energiespektren.Uns. Das ist das, was der End-User dann äh am Ende bekommen wird.
Tim Pritlove
Das ist ein sehr überschaubar.
Daniel Mazin
Genau, das ist dann nicht anders als ähm ein optisches Teleskop oder irgendeinem Teleskop. Und da und dadurch erreichen wir auch viel größere Community als nur diese tausend Leute.Ähm solche bauen und betreiben kann.
Tim Pritlove
So, jetzt haben wir's eigentlich glaube ich ganz gut äh zusammengefasst schon äh alles. Was ist denn so deine deine Erwartung oder deine Hoffnung, was dieseArt der Beobachtung zukünftig an wissenschaftlichen Erkenntnissen liefern könnte. Gibt es irgendetwas, was sichzeichnet, wo das besonders interessant ist oder siehst du mehr äh die Aufgabe so in dieser als als Teil in der Multi-Messenger-Astronomie, also was was könnte so diedie Perspektive sein für äh das vollständige in Betrieb genommene CTA.
Daniel Mazin
Ich persönlich finde, dass,die Stärke von CTA, die Vielseitigkeit ist, das ist nicht eine bestimmte Objektklasse, die die spannt ist, sondern irgendwie in Gesamtheit.Von äh von der Reichweite von von dem von dem CTA,vor der kosmischen Strahlung geredet und von den Objekten, die vielleicht in Frage kommen, äh die Ursprung von äh der kosmischen Strahlung zu sein. Aber es ist ja nur ein Aspekt von ähm,von Objekten oder von den äh Studien, die wir machen können. Äh unter anderem.Studieren war fundamentale Physik. Wir suchen zum Beispiel nach der dunklen Materie,Wir wissen, dass Universum einlegen. Wir sehen, sagen wir, 30 Prozent der Materie, die leuchtet, okay. Aber wo ist äh wo sind die 70 Prozent, die das ganze Universum äh.
Tim Pritlove
Zusammenhält, ja.
Daniel Mazin
Zusammenhält und da eine Klasse von den Modellen sagt uns, dass ähm diese.Dunkle Materie im Fallchen könnte sie eigentlich hillieren, das heißt miteinander stoßen.Dass da Gaumastrahlung entsteht und diese Gaumausstrahlung können wir messen, ist genau in dem Bereich, wo wo wir messen. Das heißt, wenn wir,Gaumausstrahlungssignale aus der Richtung kommen, wo keine ursprüngliche oder herkömmliche zu erwarten ist. Es wäre schon.
Tim Pritlove
Wenn es denn Teilchen sind, also das weiß man ja nicht.
Daniel Mazin
Ja gut äh irgendwas ist ja da, irgendwas äh macht ja Gravitation, irgendwas hält ja die Welt zusammen,ein Feld von irgendwelchen Teilchen sein, ne? Nur was genau diese Teilchen sind, wissen wir nicht. Und wie sie miteinander reagieren, wissen wir auch nicht. Anscheinend reagieren sie nicht so sehr miteinander, deswegen haben wir es bis jetzt noch nicht gefunden.Aber ansonsten ja was Eigenschaften haben, wir wissen nur welche,wie sie elektromagnetisch miteinander umgehen, das wissen wir natürlich nicht,Des Weiteren können wir Gesetze der der Standardphysik testen, weil wir wirklich in einem extremen Universum, mit den extremen Energien arbeiten.Ein Beispiel ist äh Lorenz Invariance. Äh wir gehen davon aus, dass ähm.Egal mit welcher Energie, im Vakuum, mit derselben Geschwindigkeiten ausbreiten.Es kann aber sein, dass die Lorenzon Variance irgendwo gebrochen ist und äh das wäre dann bei den höchsten Energien sichtbar. Das heißt, wenn wir einen Ausbruch.In Garmisch-Strahlung haben, dass die höchsten Energien dann schneller zu uns kommen oder langsamer als als niedrige Energien und das wäre, das wäre auch eine Art Revolution des Standardmodells in Physik.Studieren. Bis jetzt haben wir also ist noch nichts publiziert worden, dass wir es gefunden haben, sonst sonst. Äh hättest du wahrscheinlich gelesen.Aber sind solche äh natürlich solche Erwartungen sind, die die spannendsten, dass man etwas entdeckt,was uns noch gar nicht gibt. Studien von bekannten Objekten ist eine Sache, aber ähm Entdeckung von ähm.Unbekannten.Ist natürlich das das Spannende von von CTA, weil wir mir dieses Sensivität wir denken, das ist ja schon so eine Art Bergprinzip mit den Teleskopen wie Magic Veritas oder Hess, haben wir jetzt das etabliert. Wir haben,irgendwelche 300 Quellen in in diesem Energiebereich aber in dem Optischen haben wir Millionen von Quellen,haben wir auch Millionen von Quellen äh in Kammerstrahlungsbereich oder zehntausend, hunderttausend,Das ist so ein so so ein Eisberg, wo wir mit der besseren Empfindlichkeit von von da reingehen können und da mal sehen, was wir dann.
Tim Pritlove
Genau an demselben Punkt wie die Gravitationswellen Astronomie noch vor kurzem war, dass man wusste so okay,Hatte bisher immer Recht. Wird schon was da sein, aber man wusste nicht,Jetzt irgendwie ein Ereignis alle zehn Jahre oder kriegen wir die Tür nicht zu und jetzt weiß man, okay alles klar, irgendwo dazwischenäh so, dass es auch sinnvoll ist. Das heißt, man kann noch relativ viel beobachten. Es wird am laufenden Meter eine neue äh gemacht. Ähnliches könnte sich auch hier einstellen, dass man einfach,bestimmte Bereiche beobachtet und feststellt so oh da ist ja ganz schön was los da können wir jetzt aber auch richtig etwas drausableiten. Jetzt gewinnen wir Informationen und vielleicht sind's Informationendie äh ja die bisherigen physikalischen Gesetze einfach nur bestätigen. Ist ja auch was schönes oder vielleicht so eine komplett neue Tür aufmachen, die dann halt äh Einblicke bieten inwas es auch immer sein mag, tunkte Energie, dunkle Materie äh gibt ja genug zur Auswahl an äh Mysterien ähmderzeit äh man weiß ja eigentlich nix.
Daniel Mazin
Werden sehen.
Tim Pritlove
Ja, wir werden's sehen. Daniel, vielen, vielen Dank für die äh Erläuterungen der Curringkovstrahlung und des Prinzips der.Direktoren und natürlich auch das gesamte Projekt des CTA. Ich wünsche euch da viel Erfolg damit. Das klingt auf jeden Fall sehr.Danke fürs Mitmachen. Und ich sage auch vielen Dank fürs Zuhören hier bei Raumzeit. Ihr wisst, bald geht's wieder weiter.

Shownotes

RZ098 Geschichte der Europäischen Raumfahrt

Europas steiniger Weg zu einem der großen Mitspieler der Internationalen Raumfahrt

War Europa führend bei der Entwicklung der ersten Raketentechnik zu Beginn des 20. Jahrhunderts blutete sie in Folge des zweiten Weltkriegs nachhaltig aus und und brauchte ein paar Jahrzehnte, um die wieder auf die Füße zu kommen. Sinnbildlich für aber auch vorbildlich für den schwierigen Einigungsprozess Westeuropas fanden die großen europäischen Staaten nach einigen Mißerfolgen gegen Ende der Siebziger Jahre langsam zueinander und mit dem Erfolg des Ariane-Programms stieg auch die Bedeutung der Europäischen Raumfahrt im internationalen Vergleich und Wettbewerb stetig an. Heute ist die ESA und die europäische Raumfahrtindustrie die am besten vernetzte Wissensschaftsstruktur der Welt und trägt besonders mit seinen Erdbeobachtungsprojekten erheblich zur Gesamtleistung der Raumfahrt bei.

Dauer:
Aufnahme:

Helmuth Trischler
Helmuth Trischler

Wir sprechen mit dem Technikhistoriker und Museumsleiter für Forschung am Deutschen Museum in München Helmuth Trischler. Helmuth Trischler beschäftigt sich intensiv mit der Geschichte der Raumfahrt. In dieser Rolle ist er auch aktiv in die historischen Forschung der ESA selbst mit eingebunden.


Für diese Episode von Raumzeit liegt auch ein vollständiges Transkript mit Zeitmarken und Sprecheridentifikation vor.

Bitte beachten: das Transkript wurde automatisiert erzeugt und wurde nicht nachträglich gegengelesen oder korrigiert. Dieser Prozess ist nicht sonderlich genau und das Ergebnis enthält daher mit Sicherheit eine Reihe von Fehlern. Im Zweifel gilt immer das in der Sendung aufgezeichnete gesprochene Wort. Formate: HTML, WEBVTT.


Transkript
Tim Pritlove
Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit, dem Podcast über Raumfahrt und andere kosmische Angelegenheiten. Mein Name ist Tim Pritlove und ich begrüße alle hier zur Ausgabe 98 von Raumzeit.Äh ja ich bin immer noch auf Reisen und heute hat mich der Weg nach München geführt.Und äh vor allem soll mich der Weg aber so ein bisschen in die Vergangenheit führen, in die Geschichte der Raumfahrt, das soll das Thema heute sein,äh ja da bin ich glaube ich am richtigen Ort nämlich am deutschen Museum und begrüße meinen Gesprächspartner, nämlich Helmut Trischler. Schön.
Helmuth Trischler
Hallo, grüß sie, hallo.
Tim Pritlove
Herr Tröschler, Sie sind hier äh in der Museumsleitung des deutschen Museums ähm dabei.Ähm weiß gar nicht, wie viel Leute sich hier die Arbeit teilen, aber ihr Bereich ist die Forschung, richtig?
Helmuth Trischler
Ja wir sind ja ein sogenanntes Forschungsmuseum,integriertes Forschungsmuseum, das heißt äh wir wir starten eigentlich mit der Forschung und darauf bauen sich alle anderen Funktionen des Museums auf, die Ausstellung, die Sammlung, aber vor allen Dingen auch die Bildungsarbeit und ähm.Als äh solches sozusagen verantworte ich dann die Forschung, das sind vielleicht äh dazu gehört auch das Archiv, diedes deutschen Museums, äh die die Forschungslaboratorien, denn gerade da im Restaurierungs- und Konservierungswissenschaftlichen Bereich, aber eben auch die wissenschaftstechnik und die Umweltgeschichte. Das ist so meine Profession.Und ähm.Das sind so vielleicht hundert Leute äh in meinem Bereich. Also wir wir versuchen da uns schon auch in vielen Kooperationen mit universitärer Forschung, ähm sei es jetzt nun auch in der Wissenschaftskommunikation, sei es in der Bildungsarbeit, aber auch in der ganz konkretenäh naturwissenschaftlichen Forschung und äh eben Wissenschaftstechnik, Umwelthistorischen Forschung zu tummeln und haben da ähm einen Schwerpunkt.Der vielleicht auch in der Raumfahrt liegt.
Tim Pritlove
Mhm. Einmal das deutsche Museum bisher wirklich eine ähm eine extrem große Organisation. Hier wird ja äh alles Mögliche abgedeckt. Welchen Teil nimmt denn äh diese Forschung und ist speziell die Raumfahrt ein hier?
Helmuth Trischler
Ja, also wir haben einegroße Raumfahrtausstellung, die aktuell nicht äh zu besichtigen ist, weil wir gerade in einer, was wir in den Initiative, also einer grundständigen Sanierungdes deutschen Museums sind als Gebäude zunächst mal Brandschutz und was es da alles so gibt aus Neu zu berücksichtigen ist und da deswegen ist äh derzeit die Hälfte des Museums im Grunde geschlossen für eine Sanierung und äh eine ja auch.Dann überarbeitung aller Ausstellungen und äh dieser erste Teil wird im Mai nächsten Jahres abgeschlossen sein und dazu gehört eben auch dieRaumfahrtausstellung, die aktuell noch nicht zugänglich ist, aber im Grunde schon wieder aufgebaut ist und wartet, bis die Sanierung abgeschlossen ist, um dann wieder öffnet werden zu können. Das ist eine relativ äh große Ausstellung zusammen eben mit der Luftfahrtausstellung äh so fünf, sechstausend äh Quad,Meter.Und die wird dann ab äh Mai nächsten Jahres endlich wieder zu besichtigen sein äh mit auch mit einer Aktualisierung, dass äh die die neuen Themen, die uns darauf kommen sicher noch zu sprechen in der Raumfahrt.Kommerzialisierung und äh all die Missionen, die in den letzten Jahren gelaufen sind, auch in dieser Ausstellung dann sozusagen.Aktuell zu sehen sein äh wird.
Tim Pritlove
War die jetzt geschlossen.
Helmuth Trischler
Die war jetzt sechs Jahre geschlossen.
Tim Pritlove
Oha, okay.
Helmuth Trischler
Sowas dauert, ist eine das sind 70.000 Quadratmeter Ausstellungsfläche äh die da.Erneuert werden müssen und in einem komplexen Prozess eigentlich eine Operation im offenen Herzen. Wir haben das Museum ja nie geschlossen. Die andere Hälfte.Bleibt offen mit all den Problemen, die daraus resultieren, aber immerhin, das Haus ist groß genug, sodass äh unsere Besucherinnen und Besucher immer noch was zu sehen haben.Aber die Raumfahrt Aficionadus, die freuen sich sicherlich darauf, endlich mal wieder unsere Raumfahrt äh besichtigen zu können.
Tim Pritlove
Was hat die Ausstellung denn so abgedeckt bisher.
Helmuth Trischler
Ja, schon die, ich sage mal, lange Geschichte der der Raumfahrt,gerade nicht nur der bundesdeutschen, gerade auch der europäischen Raumfahrt, äh von den Anfängen in den Zwanzigerjahren, als ich äh im Grunde so was wie eine Raumfahrtbegeisterung, gerade auch in Deutschland entwickelteüber die schwierige Geschichte der der Raumfahrt im Nationalsozialismus äh Werner von Braun, Peemünde, ähm.Das sind äh Themen, die müssen da vorkommen, ja auch mit äh der V zwo Rakete, die da ausgestellt,äh ist und wieder sein wird äh V eins und so weiter. Ähm.Bis eben äh nach 9zehnfünfundvierzig das Weltraumrennen äh Space Race zwischen den USA ähm und äh der Sowjetunion, das war ein großer Schwerpunkt und dann vor allen Dingen eben auch die Satelliten äh Mission,die Kommerzialisierung der Raumfahrt, äh eine große äh Wetterstation Eu.Mit Wetterstation, sodass wir einfach sehen, dass die Raumfahrt bei uns mitten im Leben angekommen ist und nicht,irgendwie ein, ich sage mal, ist technisch äh esoterischer Bereich gerade so ist äh der äh der mitden Alltagserfahrungen äh der Menschen nichts zu tun hat. Das Gegenteil ist ja der Fall und äh also insofern auch den Anwendungsbereich. Der Raumfahrt, den wir aber jetzt sicherlichwerden. Das war man könnte sagen, die Raumfahrt äh so wie sie Bestand ist so in etwa bis 2tausend10 aktuell gewesenund die die neueren Entwicklungen werden da auch zu sehen sein aber doch auch sozusagen ein Durchgang durch die Geschichtenicht nur der deutschen Raumfahrt, das deutsche Museum versteht sich gerade nicht als ein nationales Museum, das nur deutsche Technik und Wissenschaft zeigt. Im Gegenteil, so ein aus einer globalen, aus einer planetaren Perspegerade in der Raumfahrt ist das ja wichtig, also insofern äh wie gesagt, das äh sowjetisch amerikanische Space Race ähkommt da genauso vor wie die europäischen Kooperation äh in der Raumfahrtdiesa und äh Galileo und äh.Weiter zurückreichende Kooperation mit mit schon auch äh sozusagen wirklich wichtigen Exponaten, dieda zu sehen sind die so auch äh der deutschen und europäischen Raumfahrt gewesen sind.
Tim Pritlove
Wird sich denn mit dem,Umbau auch die Herangehensweise der Ausstellung selbst ändern, also inwiefern passt sich denn das Museum jetzt an die neuen Bedingungen an? Ich meine.Sozusagen der Kampf um die aufmerksamkeit und das Wissender ist ja äh voll entbrannt oder steht vielleicht nicht unbedingt ein Konkurrenz zueinander, aber auf jeden Fall hat natürlich das Internet hier auch eine ganze Menge verändert, was ähm so die Quellen für Informationen betreffen, wie antwortet ein Museum auf.Auf diese Trends.
Helmuth Trischler
Antwortet das deutsche Museum glaube ich ganz offensiv, wie viele andere Museen eben auch. Ähm Stichwort Digitalisierung, ja, dass wir,so etwas aufbauen äh wie einen digitalen Zwilling des Museums. Wir nennen das deutsches Museum digital, da haben wir sehr früh begonnen und auch sehrkraftvoll äh begonnen, relativ viel äh auch Ressourcen investiert. Das gehört zu meinem Bereich. Deutsches Museum digital, sodass wir ähmso viel wie möglich digitalisieren in allen Bereichen archivisches Material, Bibliotheksmaterial, aber insbesondere eben auch dreidimensionale O.Und die aufeinander bezogen. Nehmen wir mal irgendwie einen Nachlass eines äh Raumfahrtpioniers. Da haben wir dann eben OP.Wir haben seine Labor äh Bücher oder seine äh sagen wir mal Skizzenbücher und wir haben vielleicht auch seine Bibliothek ja und dasgeht in unserer Luft- und Raumfahrtdokumentation ganz besonders. Also insofern äh dieser digitale Zwilling, den bauen wir auf. Ähmund äh wir haben natürlich äh gerade jetzt in der Pandemie auch noch mal stärker.Auf äh digitale Ausstellung gesetzt, auf digitale Führung, ähm um ebenja nicht nur dem Präsenzbesucher und Besuchern etwas zu bieten, sondern im Grunde auch äh eine Global Audience zu bedienen, um mal so zu formulieren,das das ist äh in wie gesagt äh ein Trend in der Museumsszene. Man könnte sagen, die Pandemie hat das äh beschleunigt. Äh das war schon langeauf dem Wege oder waren einige Jahre schon auf dem Wege. Die Pandemie hat es beschleunigt äh und insbesondere und eben auch im deutschen Museum.Das ist eine Reaktion, äh die andere äh würde ich sagen, die äh auch im Zusammenhang mit der Pandemie irgendwie noch mehr Sinn macht als äh je zuvor ist Partizipation.Wir alle wissen, dass wir,in einer Wissensgesellschaft äh leben äh und dass wir ähm stärker denn je unsere Besucherinnen und Besucher ja ermächtigen.Wollen, eine Plattform bieten, einen offenen Raum,der Partizipation äh sich zu beteiligen am wissenschaftlich äh technischen Dialog äh nicht äh diese Einbahnstraße der Kommunikation weiter fortzuschreiben, dielange äh Public Understanding of Science auch noch äh um dieses Schlagwort zu gebrauchen in der in der Landschaft vorherrschte, dass da die,sozusagen autoritär autoritative Stimme der Wissenschaft zur Öffentlichkeit spricht.Das sind ja Formate, die die die gängig sind, die uns äh auch sozusagen schon schon lange beschäftigen, sondernWissenschaft im Dialog äh war, war ja auch eine große Initiative in Deutschland und das aber sozusagen von von der anderen Seite her noch stärker zu denken.Partizipation wirklich ernst zu nehmen und der Öffentlichkeit äh eine Stimme zu geben. Wenn es drum geht äh Wissenschaft und Technikmitzugestalten, diese Partizipation und eins der neusten, ich sage mal Kinder, die wir da auchgezeugt haben und äh und gerade aufbauen, ist ähm wir nennen das Munich äh Center of Science Communication, Science Communication Center on Planet,die Planetare Gesundheit. Das ist das, was wir ja auch in der Pandemie erleben, die die unauflöslicheVerknüpfung von Umweltgesundheit, Klimawandel et ceteravon menschlicher Gesundheit, ja. Das eine geht ohne das Andere nicht oder das eine ist ohne das andere äh im Grunde sozusagen äh zukünftig weniger denk.Den je und ähm da haben wir von der Volkswagenstiftung äh eine großzügige Förderung erhalten und wir, das sind dann eben Partner hier im Münchener Raumdie die Wissenschaftskommunikationsforschung an der Universität,und die planetaren Gesundheitsforscher das ist bei ja ein neues Feld ein, das sich jetzt ähmSeiten einer Initiative von Lanset seit 215 herausgebildet hat.Und zwei, ich sage mal, Kommunikations äh äh das ist eben das deutsche Museum und unser Pendant in dem Naturkundebereich Biotopia das äh künftige vergrößerte Architekturkundemuseum.In München und das Helmholtzzentrum für Gesundheitsforschung äh sind noch weitere Partner, aber das das ist so dasKernsetting und genau äh da geht's uns auch darum diese sozusagen partizipative Form der Kommunikation dieses neuen Feldes zu bespielen. Also das sind so.Themen, die uns dort beschäftigen ähm und und und wo wir, glaube ich, schon auch in der internationalen Szene äh Akzente setzen.
Tim Pritlove
In Raumzeit Nummer 86 habe ich hier mit äh Ansgar Grisshake gesprochen, der ähm Naturkundemuseum in Berlin verantwortlich ist für die Meteoritensammlung und äh abgesehen davon, dass er sehr viel Interessantes über Meteoriten äh erzählen äh konnte.Auch äh schnell klar, dass diese Metoritensammlung und die Arbeit des Museums ja auch Teil des wissenschaftlichen Prozesses ist. Das sind insbesondere die Sammlung und dann eben auch der digitale Zugang äh dazu ja auch verflochten ist mit der wissenschaftlichen Forschung.Vermute mal Ähnliches findet hier auch statt.
Helmuth Trischler
Genau, das nennen wir eben das integrierte Forschungsmuseum, das Naturkundemuseum in Berlindas deutsche Museum sind zwei unserer sogenannten acht Forschungsmuseumen in Deutschland, also Mitglied der Leibnizgemeinschaft äh dann sozusagen vom Bund und den Ländern gemeinsam äh gefördert und wir sind ein eng verflochtener,ähm der äh gerade auch ein größeres,Kram aufgesetzt, hat wir nennen's Aktionsplan, Forschungsmuseum, wo wir viele gemeinsame Aktivitäten fahren, ob wir das jetzt mit Medienmachen wie der FAZ, wo wir jetzt gerade in gemeinsamen äh Wettbewerb haben oder ähm derGlobal Summit of Research Museums, da war der Erste vor drei Jahren in Berlin am Naturkundemuseum und äh tatsächlich bin ich äh zufällig äh eben jetzt gerade auch der Organisator des Zweiten äh Global Summits der hätte in zwei Wochen stattfinden sollen, pandemiebedingt haben wir ihn jetzt um ein JahrEr findet statt als digitale äh Global Summit äh mit vielleicht 300Museumsdirektorin.Äh weltweit. Äh das machen wir. Ähm äh neunzehnten, zwanzigsten Oktober.Und äh als als physische Veranstaltung machen wir's dann äh im Oktober nächsten Jahres. Also da gibt's enge Austauschbeziehungen und das genau diese ja ich nenne das so etwas hochtrabendsag mal so epstämischer Zirkel, den wir da haben, ja? Die Forschung ist die ist die Ausgangsbasis des Museums und da bauen sich die anderen ähm Produkte und Aktivität,auf, die Sammlung, die Ausstellung, die Bildungsarbeit und aus der Beschäftigung mit Sammlungen mit Ausstellungen entstehen, dann wieder neue Ideen für neue Forschungs.Aus denen dann vielleicht wieder eine Ausstellung wird. Also so dies diese diese Verflechtung. Äh das ist das ist das, was wir im integrierten Forschungsmuseum anzielen.
Tim Pritlove
Podcast werden ja auch noch in 500 Jahren gehört, deswegen äh zur Einordnung jetzt äh haben wir gerade Ende September 2021, das heißt äh dieser Summit wird dann in MünchenZwanzig zweiundzwanzig dann hoffentlich stattfinden, falls wir uns nicht noch eine weitere Pandemie eintreten. Ich hoffe, das bleibt uns allen erspart. Genauso ist es.Bevor wir vielleicht in die äh Raumfahrtgeschichte selbst ähm eintreten, würde mich natürlich nochmal interessieren, wie so ihr persönlicher Weg eigentlich da rein äh gewesen ist.Haben sie eine.In der Wissenschaft von Anfang an angestrebt oder eher ein Zufalls. War's ein Zufallsbund? Es gibt ja solche und solche.
Helmuth Trischler
Zufeige äh vielleicht Gericht oder Zufall, Kontingenz nennt man das. Also ähm ich ich bin Historiker, allgemein Historiker eigentlich von meiner Ausbildung her.Und und zufällig in in das Thema Technik und und Wissenschaftsgeschichte gekommen über über meine Dissertation, die über technische Angestellte war und dann vor allen Dingen über mein zweites Buch äh Habilitation in Deutschlandwo es um die Luft und Raumfahrtforschung ging, also eine Geschichte der Luft- und Raumfahrtforschung als ich habe das genannt, so politische Wissenschaft,politisierte Wissenschaft, früh äh politisierte Wissenschaft so von äh also in der Luftfahrtforschung um die Entstehung um 1900 herum äh bis in die 197er Jahre und äh das für die Luftfahrt und Raumfahrtforschung habe ich mir angeguckt.Wie sich also diese politisierte und politische Wissenschaft da jetzt in in Deutschland entwickelt hatund und seither bin ich sozusagen in diesem Feld ähm äh der Wissenschafts- und Technikgeschichte und macht das professionell und insbesondere seit ich dann also äh nicht nur an der Universität tätig bin, sondern eben auch im deutschen Museum so eine.Doppelte ähm.Aufgabe ähm hier die Forschung zu verantworten und dann eine Professur jetzt in dem Fall an der an der Universität in München für Wissenschaft und Technikgeschichte und Umweltgeschichte zu haben.Dann habe ich noch ein Zentrum für Umweltforschung. Äh nennt sich Rachel Carsten Center for Invement zur Seite.Im Grunde, was äh eine Kooperation der der Universität München und des deutschen Museums ist so seit zwölf Jahren, haben wir so ein so eine Thinktank, so eine internationales mhm ja Kolleg äh für umgeisteswissenschaftliche Umweltforschung. Wir haben immer so etwa 30 äh Wissenschaftler und Wissenschaftler aus der ganzen Welt hier in München, die mit uns gemeinsam über Umweltfragen nachdenkenund das ist das sind so Fragen, äh die mich ganz besonders beschäftigen und dazu kommt natürlich oder das hat zur Raumfahrt einen Bezug. Na ja und seither wie gesagt.Bin ich der der Raumfahrt irgendwie auch verbunden geblieben war, lange Zeit auch in der in der ESA, der European Space Agency in einem History-Panel.Äh so war auch so was gibt's äh in der Isar, die sozusagen ihre eigene Geschichte mitpflegen, aber das nicht aus dem Haus heraus machen, sondern sozusagen einen internationalen Beirat haben äh und da habe ich viele Interviews auch geführt mit Raumfahrtpionieren für die Isar.Und so äh bin ich der Raumfahrt verbunden.
Tim Pritlove
Mhm.Also auf der einen Seite ein Quereinsteiger, aber mittlerweile kann man das glaube ich nicht mehr behaupten. Irgendwann sitzt man ja dann äh voll drin. Mir geht's nicht sehr viel anders hier in diesem Podcast.Ja, also ich wollte heute mal ein wenig äh genauer beleuchten, wie sich denn das eigentlich allesdie Raumfahrt hat, wir haben's ja jetzt auch schon angedeutet durch die Ausstellung, die im Prinzip versucht so einen ähnlichen Weg auch nachzuzeichnen.Einen äh aus deutscher Perspektivheraus doch sehr verschlungenen Pfad genommen und äh war vor allem halt äh zu Beginn auch stark Kriegs getrieben, weil eben einfach die entscheidenden Erfindungen, die Raumfahrt überhaupt erst ermöglichthaben eben genau in diese dreißiger und vierziger Jahre hineingefallen sind, wo der Mensch äh mit seiner,Technikkunst auf einmal in der Lage war dieseeinerseits das mathematische äh äh Wissen zu haben und äh auch eine Vorstellung von von Raum und natürlich durch Einstein auch die passenden wissenschaftlichen Theorien äh auf einmal am Start waren, die.Ja ist überhaupt erst ermöglicht haben, dass man über so etwas nachdenken kann. Wenn man jetzt so ähm das.Also mein Ziel ist ja so ein bisschen mal äh eine europäische Perspektive vor allem aufzumachen, wie sich das die Raumfahrt bei uns entwickelt hat, aber.Wie weit muss man dann sozusagen zurückblicken, um wirklich so einen Urmoment zu erfühlen.
Helmuth Trischler
Ja äh wenn wir von der europäischen Raumfahrt äh Kultur sprechen, äh dann ist das sicher ein gut gesetzter Begriff.Der ähm um die Jahrhundertwende anzusetzen ist oder dessen Wurzeln in der um die Jahrhundert äh Wende anzusetzen sind und da einekleine Korrektur. Ich glaube, die die Anfänge der Raumfahrt sind zunächst mal schon ziviler Natur und sie werden dann sozusagen relativ rasch, sie haben's erwähnt. Wir kommen gleich darauf, militärisch Usub,ja aber die die Raumfahrtbegeisterung kommt aus einer ähm Gerichte teilt um die Jahrhundertwende, um die Wende vom 19 zum 2 Jahrhundert. Da finden wir relativ viele Visionen Utoähm überall in Europa äh Schildwerden ist ein Beispiel, aber viele viele andere ähm und ähm.Aus dieser Zukunftsorientierung heraus ent,gerade in den 20erjahren und hier schon speziell in Deutschland eine besondere äh besondere Raumfahrtbegeisterung ein.Ein amerikanischer Kollege hat das mal aus Misonia Institution hat das mal Space Flight fad in Europe genannt, ja? Also sozusagen dies diese Begeisterung äh in den 20erjahren und wir alle kennen den Film Frau im Mond äh.Und äh von Fritz Lang äh und und viele andere Formate, die gerade in der Weimarer Republik äh äh in Deutschland Obliquitär waren, dass der beginnende Kino ähm.Und äh die Tageszeitung bespielt ein großes Interesse der Öffentlichkeit für die Zukunft und insbesondere für die äh Raumfahrt äh Zukunft, die sich da entwickelt hat. Ähm und ähm.Ja und dann da begegnen uns diese Figuren, wie war eine von Braun und andere.Zunächst mal, ja, als als junge begeisterte Ingenieure, die da was aufbauen, die basteln und sich ihren Raketenflugplatz bauen. Ähm.Und dann aber äh werden sie sozusagen entdeckt.Von den Militärs, ja. Wir wir sind jetzt hier ein Ende der zwanziger Jahre als so was wie eine geheime Wiederaufrüstung in Deutschland stattfindet. Sie will an den alliierten Kontrollkontrollen, die so was verbieten, vorbei.Äh dass Heeres Waffenamt äh entdeckt das und bemächtigt sich also dieser jungen Raumfahrt,und spannt die in ihre Dienste ein und die spannt sie natürlich insbesondere dann ihre äh Dienste ein nach 1933, als das nicht mehr in nur im Geheimen stattfindet, sondern dann sozusagen offen gelegt wird.Und dann wird äh wird Werner von Braun äh hier ähm ganz offensiv umarmt äh von den Militärs und es werden ihm und seinen Teams ermöglich.Wie sie nirgendswo äh sonst äh geboten werden, auch international und dann kommt es eben zum Aufbau.Von Peemünde, also dieser damals Heeresversuchsanstalt. Das äh ist einer der Rüstungs.Im Nationalsozialismus gewesen,waren häufig konkurrierend unterwegs, gab Heres Versuchsanstalt Ost, das ist Peemünde und eine Westfrau, da war die Luftwaffe, ja und jetzt hier und das und die Luftwaffe konkurriert und die hatten jeden äh ihr ihre äh streng voneinander abgeschotteten Technik.Ein Pänemünde. Na ja, jedenfalls wenn er vom Braunbaute dann seinen Komplex auf.Und äh daraus äh wurde dann eben äh die V zwo, ja, weil die A vier äh,zunächst mal und dann eben als Vergeltungswaffe fort äh zwo genannt. Das ist der Beginn, wenn man so will jetzt,der Raumfahrt äh international und die V zwo ist sicherlich einer der äh bis dahin ohnehin äh größten Rüstungskomplexe, die es weltweit gegeben hat. Wir schätzen das etwa äh 2 Milliarden.Reichsmark verschlungen hat.Ein riesiger, ein riesiger Technikkomplex mit 10.000 Ingenieuren, äh die da und Wissenschaftler, die da beschäftigt waren.Und sehr vielen Songsarbeitern, die ihr Leben gelassen haben beim Bau der V zwei. Das wissen wir heute auch und das gilt's immer mitzudenken und zusammenzudenken und das äh Werner von äh Braun das wusste, äh mit wem er sich da eingelassen hat,äh äh sozusagen was äh seine Forschung und vor allen Dingen seine Entwicklungsarbeiten für Konsequenzen hatten. Das wissen wir heute auch.
Tim Pritlove
Wie würden Sie diesen Menschen charakterisieren? Ich meine, am Anfang über eine Begeisterung, die jetzt noch äh entkoppelt war, äh.Zwanziger Jahren, von dem was danach äh kam, dann wurde er halt entdeckt, wurde irgendwie tja weiß ich nicht rekrutiert oder vielleicht auch einfach mit den Möglichkeit,sich so seinen eigenen persönlichen Traum zu erfüllen ohne jetzt diese Konsequenzen zu sehen. Gibt ja auch dieses äh Zitat so.Ja was ist wo die Raketen wieder runterkommen? So ja das ist nicht mal Department, das ist irgendwie nicht da habe ich nicht drüber nachzudenkenIst ja auch so ein bisschen so ein.So eine Art Sünden äh Fall, so was was habe ich für eine Verantwortung für mein eigenes äh Handeln? Wie bewerten die Historiker seine Rolle?
Helmuth Trischler
Ja äh es gibt hier eine ganz vorzügliche Biografie äh eines amerikanischen Kollegen Michael Nohfeld, Michael Neufeld äh ähKurator für Raumfahrt ein ähm Nationalmuseum äh Air and Space Museum in in den USA, der eine 600 Seiten dicke BiografieDas ist das autorisierte, ich sage mal äh nicht autorisierte, aber das wichtigste Werk äh gewesen und er nennt äh das äh Dreamer of Space, aber dann eben auch äh das gegen äh das Gegenbild und ich glaube, beides ist richtig. Also Werner von Braun war sicherlich überzeugt davon, dass ähm äh,ist eine sozusagen zivile Zukunft äh der Raumfahrt geben wird und dass man äh vor allen Dingen.Er wollte ja zum Mars zunächst mal die Mondlandung war für ihn. Dann irgendwie ja kam er eben dazu äh und und und musste sozusagen diesen Umweg gehen, aber eigentlich wollte er zur Maus.Und und das hat ihnen frühzeitig wie wie die ganze Literatur, die Zukunftsliteratur, die äh mit der er groß geworden ist, beschäftigtund und das das war sicherlich sein Antrieb ja aber er wir kennen in Deutschland ähm oder haben mittlerweileglaube ich gerade im im im Bereich jetzt auch der Wissenschafts- und Technikgeschichte, eine Vielzahl von von äh ähnlich gelagerten äh,ähm sozusagen in den Blick genommen und da war eben diese äh.Können von einer äh wechselseitigen Ressourcenmobilisierung reden. Das äh NS-Regime brauchte die Ingenieure, es brauchte die, die die Wissenschaftler und die Wissenschaftler profit.Davon, ja, ihre ihre ähm ihre Forschung konnten sie ausweiten, sie konnten neue Disziplinen.Begründen, sie sie bekamen Möglichkeiten.Der technischen und wissenschaftlichen Entfaltung an die Hand, die natürlich großartig waren, die bestechend sind, ja? Nicht bestechi, aber bestechend sind und und viele äh Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftler und Ingenieure haben das eben genutz.
Tim Pritlove
Ist ja auch heute nicht anders.
Helmuth Trischler
Das ist heute nicht anders. Die Politisierung von Wissenschaft und Technik ist heute genauso da und die war im Kalten Krieg. Äh ebenso da. Aber es macht natürlich schon einen Unterschiedman dann mit äh mit zieht, ja, wie, wie, wie, wiezehntausende von Zwangsarbeiter und Zwangsarbeiter da ums Leben kommen oder nicht. Also von daher ist die Verantwortung äh es frage schon eine wichtige und und die moralische Frage ein wichtiger, aber wir können das erklären aus dieser ja aus aus diesem Ressourcenüberfluss äh der dergrade in den Bereichen. Sie müssen sich vorstellen, im in der Weimarer Weimarer Republik, also bis äh äh war waren Raketen verbotenäh oder oder oder es war noch gar nicht erfasst, aber die die also Motoren, man konnte ja eigentlich keine Motoren äh größeren äh Maßstabs äh äh grade in der Luftfahrt insbesondere entwickeln und dann kommtplötzlich ein Regime und überhäuft einen mit Möglichkeiten, ja und das ist natürlich verführerisch und ähm und wurde genutz.So müssen wir das auch bei Wanne von Braun sehen ähm und und er war sicherlich ein genialer äh Macher, äh nicht nur Finder und auch kreative Ingenieur, sondern auch Organisatorund diesen riesigen Komplex ja ein wissenschaftlich-technisch akademischen Komplex hat er da in Peemünde aufgebaut.Geleitet ja und und mit seiner charismatischen Führungspersönlichkeit äh zusammengehalten.All der äh wir nennen es polygratischen äh.Probleme im im nationalsozialismus, wo jeder gegen jeden im politischen äh Raum gibt, gekämpft hat, ja und um Ressourcen. Er hat das zusammengehalten.Das prägte ihn auch und da kommen wir jetzt, wenn man so will, äh schon äh auch in die Fünfziger, Sechziger in das Apollo-Programm hinein. Ähm diese Vorstellung.Ich habe hier ein wissenschaftlich technischen Komplex äh der zusammengehalten wird durch mich der integriert ist,der seine Stärke daraus bezieht, dass alles unter einem Dach zu passieren hat, ja und dass ich äh alles kontrollieren kann, dass ähm.Dann als er nach 1945 in den USA tätig wird und äh darauf kommen wir jetzt vielleicht zu sprechen.
Tim Pritlove
Genau, also man muss sagen halt nach der Niederlage Deutschlands äh oder einfach ja der Kapitulation des Nazi-Regimes.Das halt immer so ist ähm.Das Land ist besiegt, aber die äh besten und diejenigen, die äh wirklich bis äh bis dahin das System auch am,am Laufen gehalten haben, insbesondere in solchen technischen Bereichen sind natürlich von großem Interesse und die USA haben ihn halt ein Angebot gemacht, was er so nicht ablehnen äh konnte oder wollte und äh haben einfach gesagt, mach doch einfach das,verwirkliche doch deine Träume bei uns und dann ist er eben zur NASA gewechselt oder war sozusagen Teil der des der Geburt der NASA.
Helmuth Trischler
Genau, zunächst zu Army. Ähm wir nennen das intellektuelle Reparation.Dies ist äh dass die dass die Alliierten und nicht nur die USA genauso die Sowjets und genauso äh Großbritannien und Frankreich der deutschen Spezialisten äh Ingenieure äh Experten habhaftig werden wollten.Und zwar in der Konstellation, in der sich der kalte Krieg formierte, ja? Und äh und jeder für sich da Vorteile verschaffen wollte. Und schon noch während des Krieges gab es ähm.Teams, äh die äh sozusagen ausspäten und die Aufgabe hatten, wen gibt's denn da in Deutschland, der die an diesen Wunderwaffen und so weiter abbauäh sprich an an äh Innovation, Technologien, die wir brauchen können für die Zeit nach demKrieg und vor allen Dingen für die sich abzeichnende Verlängerung in in den kalten Krieg hinein und das waren äh das waren Spezialistenteams, Wissenschaftlerteams, die sozusagen vorrückend mit der Front äh nach Deutschland kamen und danndie Experten Befragten Werner von Braun äh genauso befragt wie die wie die äh jenigen die in derKernwaffenforschung tätig waren, die in der Mikroelekt äh in der Elektronik äh äh sich äh neue,Waffensysteme überlegt hatten in Deutschland et cetera und sie wurden sowohl jetzt äh der Teams harbhaftig als auch der,der Baupläne et cetera, die da herrschten, äh die da vorhanden waren. Und und so äh wurde auch noch von Braun befragt und da merkt man, ja okay, das ist äh die den brauchen wir äh für den Bau von äh,äh und insbesondere dann im Zusammenhang ähm mit der Atombombe für nukleare Trägerwaffen.Das ist das, was Wanne von Braun dann zunächst mal äh machte er und und seine Penemünder. Er nahm einfach möglichst viele seiner Vertrauten mit und dieses Team Penemünde war dann eben,zuerst meinen äh in Hansviel Alabama und baute für äh für die US US Armee äh nukleare Raketen.Als Trägerraketen. Und äh erst später kam äh als dann sozusagen das Apollo-Programm ins Laufen kam nach dem Sputnik-Shop,Schock äh parallel dazu bediente er schon äh er war einfach auch eine öffentliche Person.Die es verstanden mit den Medien zu spielen und sozusagen seine Vision der Mauslandung dann weiter zustricken sozusagen in den USA und der wurde sozusagen zu einem öffentlichen Wissenschaftler, öffentlichen Ingenieur, der äh medial sehr präsent war.Und äh und da sich sozusagen dann platzierte und als es dann für ähm äh ja äh zu zu dem großen.Kenne die lancierten äh sozusagen Programm äh äh Programm kam, wenn man so will. Da war er schon in Stellung, konnte konnte konnte sich äh,empfehlen dafür, dass er derjenige ist, der ein solches großes Programm stemmen kann.
Tim Pritlove
Wie war denn da die Perspektive der Amerikaner auf seine Person? Ich meine er war ja dann sozusagen jahrelang wurde ihnen halt immer erzählt ja die Deutschen, das sind so die ganz äh bösen Menschen. Und dann holen wir uns doch einfach mal die und dann sind das unsere Popstars.
Helmuth Trischler
Ja äh tatsächlich äh haben die äh amerikanischen Medien, dass ähm äh relativ.Eindeut.Weil da war nicht mehr viel von NS-Vergangenheit, sondern da war er war mittlerweile Amerikaner geworden, hatte die US-amerikanische Staatsbürgerschaft. Wie so viele andere äh USA sind ja doch ein Metingund dann äh war er eben im amerikanischen Staatsbürger und dessen die NS-Vergangenheit war da weit weg oder wurde eigentlich kaum bedient, sondern eigentlich seine Vision.Seine Zukunftsvision, die so äh plakativ waren und in diesen amerikanischen Technikmagazinen et cetera,blumig und farbig in der im wahrsten Sinne des Wortes ausgemalt worden sind. Und der war ein genialer äh Wissenschaftskommunikator und ähm Disney äh bediente sich Disney und und vieler anderer Medien und wurde so so ein früher.Da kann man sagen jetzt der der Wissenschaft und und darauf sprang die Medien an.
Tim Pritlove
Weil er einfach auch zum amerikanischen Selbstverständnis und dem amerikanischen Traum einfach äh passte, so der Sky ist the limit und in dem Fall noch nicht mal mehr der Himmel.Wie wurde das jetzt aus was wurde sozusagen in dieser Zeit aus Europa? Weil das war ja im Prinzip,auch äh diese.Dieser äh Intellektuellen äh Ressourcen und natürlich auch anderer äh Ressourcen so im in der Nachkriegszeit, da war natürlich Europa vor allem erst mal damit beschäftigt, überhaupt erst mal wieder auf die Beine zu kommen. Das sollte ja nochmal sozehn, 15 Jahre dauern, bis der europäische Motor auch wirtschaftlich insgesamt wieder ähm zum Laufen kam.Welches Dasein hat dann die Raumfahrt dort überhaupt noch befristet? Was war denn noch übrig?
Helmuth Trischler
Sie sprechen ein Feld an, das mich selber auch immer in meinen Arbeiten sehr beschäftigt. Das ist so die Ausbildung. Ich sage mal des Integrierten, wissenschaftlichen Europas, wissenschaftlich technischen Europas. Ich bin ja der Meinung, dass Europa ähmdenzwar auch eine politische Konstruktion, ist auch eine wirtschaftliche Konstruktion ist, aber vor allen Dingen auch zusammengehalten wurde und wird durch äh wissenschaftlich-technische Kooperation, Integration. Ich spreche ja von der,äh hinten Integration, die verdeckte Integration Europas, die aus dieser Zirkulation und Kooperation von Wissenschaft und Technik heraus entstanden ist und äh einer der Motoren ist da die Raumfahrt.Frühjahrssitzen andere Bereiche ein. Äh Sie wissen, äh wir das ist ähm sagen wir mal, dass das das Rolemodel, wie sagt man das, Vorbildmodell für auch für die da ein Raumfahrtkooperation ist, die europäische Zusammenarbeit im Bereich der Teilchenphysik.Physik äh das Zerren, das ähm äh also das große europäische ähm Teilchen, Forschungs- und ähm.Ja Materialforschungs äh zentrum äh in der Nähe von Genf ähm das 1954 gegründet wurde, ja als sozusagen Gegenstück Europas, gegen die großen äh Forschungszentrenin den USA und wo Europa sich platziert ja und so sagt er auchWir wollen ein friedliches Europa schaffen, durch Zusammenarbeit der wissenschaftlich-technischen Eliten in Europa auf diesen Zukunftsfeldern ja und da war das äh das Zaun ebendas rollte ja den Lerch, Hardon Cola hat und wo ähjüngste ja erst wieder äh sozusagen dunkle Materie und so weiter im im Vordergrund stehen. Also nach wie vor einer der der der großen äh Motoren der europäischen äh Zusammenarbeit das hatten auch die Begründer derIdee der europäischen Raumfahrt im Auge. Die kamen nämlich.Aus diesem Bereich heraus. Äh George Messi und äh Pierre Oger und wie sie hießen ähm und die dachten sich so was braucht man für die Raumfahrt auch.Nach dem Sputnik-Shop, als als man merkte, hoppla, diese,polarisierte, wissenschaftlich technische und aber auch politisch polarisierte Welt, teilt sich, wenn man jetzt so will, ähm.Äh die Filetstückchen auf, da sind die Sowjets und da sind die äh USA und Europa spielt da keine Rolle mehr. Wird da ähm eigentlich.Außen vorgehalten und ähm das das soll geändert werden und da gab's eben erste.Initiativen um 1960 herum sozusagen im Nachgang des Sputnik-Schocks äh.
Tim Pritlove
War siebenundfuffzig, ne?
Helmuth Trischler
Puddingweihende 7fünfzig ähund dann formierten sich solche Ideen. Ja also wenn die Amerikaner jetzt so äh äh mit mit Apollo ähm.Reagieren, wenn die Sowjets äh einen solchen mächtigen Komplex aufbauen. Wo ist da Europa? Äh die technologische Lücke, die da.Äh zwischen äh zwischen diesen beiden Großmächten, aber insbesondere auch den USA und Europa. Wie kann sich Europa da platzieren und in diese Aufbruchstimmung Europas, Anfang der sechziger Jahre, hinein äh eben kommen auch die ersten BemühungenEuropa im Bereich der Raumfahrt wieder auf die Landkarte zu bringen.Und und dann äh sind äh einige dieser ja frühen Vordenker äh sozusagen an die Politik herangetreten. Großbritannien Frankreich,eben auch Deutschland äh die aus zu Beginn der sechziger Jahre die Bundesrepublik dann doch auch schon wieder mächtiger äh Akteur ist, ähm um die die Ressourcen zu bündeln und zu sagen.Schafft man das jeweils nichtwie kommen wir denn da zusammen? Wie können wir ein europäisches Gegenprodukt, wenn man so will, jetzt zu äh zu Apollo oder zu den äh amerikanischen,sowjetischen Trägerraketen aufbauen oder auch und auch zu Weltraumforschung aufbauen und dann kommt es eben1962 zur Gründung der European Lounge Development Organisation, also der Elton zum Aufbau.Trägerraketen und dem äh ja Gegenstück oder äh dem Kompliment der komplementären Organisation, Organisation European Space Research Organisation, wo sich die WeltraumWissenschaftler äh äh zusammenfinden und diese beiden Organisationen arbeiten dann sozusagen separat oder parallelähm haben natürlich was miteinander zu tun, weil die Satelliten, die sich die Weltraumwissenschaftler ausdenken, die sollen dann eben mit den Trägerraketengeflogen werden, die die European Lounge Eveliment Organisation baut. Und ähm vielleicht das jetzt mal sozusagen als.Zwischenfazit, diese Phase 1962, 63, 64 wird dann zu einer schwierigen Geburt.Europäische Raumfahrt äh Kooperation, was einfach auch nochmal hindeutet auf,Probleme, die äh Europa zu diesem Zeitpunkt eben hatte und ich glaube, die Lernprozesse.Bedeutet Kooperation, äh wie kann man äh transnationale Zusammenarbeit in einem so komplexen Feld wie Raumfahrt aufsetzen, die Lernprozesse, die hier gegangen werdenmussten. Die waren schmerzlich, die waren schmerzlich für die Ingenieure und Naturwissenschaftler. Die waren aber auch schmerzlich für den europäischen Steuerzahler, der sehr viel Geld hier sozusagen hinblättern musste, um ähLernprozesse äh erfolgreich zu gestalten.
Tim Pritlove
Das heißt, man hat quasi erstmal ähm also mein meine ich habe ich habe die fünfzehn Jahre jetzt mal so salopp daher gesagt. Das war so ein bisschen meine Erwartung undtatsächlich passt es ja dann auch ganz gut so Anfang der sechziger Jahre. Das Apolloprogramm, glaube ich, 1undsechzig äh los, dann,dem sich die USA quasi wieder berappelt hat nach eben diesem Schock, also der letzten Endes nur von den Piepen eines einzigen Satelliten ausgelöst wurde.Rolle der Russen ist natürlich jetzt hier auch noch mal äh sehr, sehr relevant, die ja einen eigenständigen Weg geschafft haben, die aus ihrer eigenen äh Wissenschaft und und Technikentwicklung herausgeschafft haben, sich dort,platzieren oder.
Helmuth Trischler
Die hatten ja auch die deutschen Ingenieure äh sich sozusagen geholt.
Tim Pritlove
Ach so, die andere Hälfte so.
Helmuth Trischler
Die andere Hälfte, die da noch geblieben sind, die sind in einer Nacht im wahrsten Sinne des Wortes Nacht-und-Nebel-Aktionen äh,Operation hieß die wann war das August 1946? Sind all die, die also in der in der Ostzone, in der.ÄhBesatzungstour, sowjetischen Besatzungszone verblieben sind. Äh die Experten äh und das waren viele, äh die die ähm sind zuerst in sogenannten äh Konstruktionsbüros ähm versammelt worden. Der der Sowjets und äh dann sind die.Wahrsten Sinne des Wortes besoffen gemacht worden. Äh da gab's eine große Feier und äh die Pläne lagen sozusagen äh aufm Tisch und dann sind die äh abgezogen worden äh.
Tim Pritlove
Aber Peenemünde lag doch auch im Osten, also.
Helmuth Trischler
Im Osten, aber äh Werner von Braun und andere haben sich vorher wie viele andere in den Westen geflüchtet in die amerikanische Besatzungszoneweil sie wussten, okay wir wollen es nicht in die Hände der Sowjetsgeraten, aber viele andere Spezialisten blieben eben außen. Und diese wurden also zwotausend äh neunzehnhundertsechsundvierzig ähm äh nach Russland äh in die Sowjetunion ans Schwarze Meer äh ähm verschifft ähm und äh hatten da einige Jahre zurund äh das waren auch eben Triebwerkspezialisten, das waren Raketenspezialisten. Insofern gab's auch da ein Technologietransfer sozusagen von äh NS Technik,in sowjetische Technik, äh die Sowjets haben das dann bald selbst übernommen. Äh aber äh also insofern.
Tim Pritlove
So eine Infusion gab's schon, ja.
Helmuth Trischler
Das ist ein sehr schöner äh Begriff hier an der Stelle. Äh den gab es auch.
Tim Pritlove
Mhm. Diese Wissenschafts äh Kooperation.Über das Zerren und so. Ich meine, das sah, wenn man heute so auf Europa blickt, dann ist es immer einfach zu sagen, so ah ja, Europa wird sich nicht einig und ähm.Kriegen diese vielen Sprachen und Kulturen kriegen wir irgendwie dann doch immer nicht überwunden und auch in der Pandemie haben wir gesehen, wie sich wie sich die Problematik schnell so nationalisiert hat, weil es einfach keine gemeinsame.Sprache, in dem Sinne gibt. Es gibt keine.Gemeinsamen europäischen, politischen Themen, die in Europa, es läuft immer in jedem Land nach einem anderen Zyklus mit einer anderen Gewichtung, mit einem anderen Hintergrund, mit einer anderen Geschichte, einer anderen Bedeutung und es ist äh manchmal erscheint es einem.Schwierig äh sich Europa als ein ganzes ähm wirklich zu denken. Auf der anderen Seite ist ja eben diese Integration Europas.An so vielen Stellen auch schon wiederumso perfekt, dass sie manchmal erst gesehen wird, wenn sie wegfällt, wie wir das jetzt zum Beispiel beim Brexit äh sehen jetzt, wo gerade äh Großbritannien so ein bisschen seine Einzelteile äh zerfällt, weil ihnen einfach ja etwas verloren gegangen ist, was sie vielleicht soals Gesellschaft gar nicht mehr gesehen haben. Und die Wissenschaft scheint ja hier äh.Neben der Wirtschaft nimmt eine wichtige Rolle zu spielen. Natürlich ist auch Wissenschaft und Wirtschaft eng miteinander äh verbunden. CERN haben wir als Beispiel schon genannt. Diese Bewegung hin.Wissenschaft für Raumfahrt zu machen, die dann letztlich zu Eldo und Eso geführt hatWer war da die Triebfeder? Waren das dann die Franzosen? Es fehlen schon zwei französische Namen ähm war das eine Initiative der Deutschen. Wie kam wie kam es überhaupt dazu, dass man sich.Äh wieder treffen wollen.
Helmuth Trischler
Ja Sie haben's gut beschrieben. Äh zunächst mal die Triebkräfte, die Katalysatorenwahlen, die Naturwissenschaftler und Ingenieure, ja, die tatsächlich eine Vision hattenEuropa auf die Landkarte hier zu setzen und äh auch den Friedensprozess voranzutreiben, in dem äh Europa,jenseits der US-amerikanischen und sowjetischen,Bildung sozusagen einen einen dritten Komplex, der auf zivile Technik setzt ähm aufbauen. Das das waren deren aus der Erfahrung.Des Zweiten Weltkriegs heraus. Das waren die war die Motivation und dann ähm sind äh diese.Ja äh Wissenschaftler an die Politik herangetreten und dann kam's eben zu sozusagen zu einer Art äh Europäisierung unter nationalen Vorzeichen, äh Interessenvorzeichen.Frankreich und Großbritannien waren sicher die Treiber da und zwar aus aus einer politischen Logik heraus, die da hieß okay wir haben äh hier äh in in äh Raketenprogramme investiert und wir sehen,Das geht eigentlich über unsere Kräfte hinaus. Jetzt holen wir doch die anderen äh mit ins Boot und sozusageneuropäisieren unsere Programme. Da gab's äh in Großbritannien ein sagen wir mal fehlgeschlagenes, ein schlecht geplantes Programm. Eine Trägerrakete für.Äh kaum Waffen zu bauen, Bluestreet History äh und das war die erste und die wurde dann, also sozusagen eine Trägerrakete für äh äh Atomspringköpfe, die wurde dann,zivilisiert äh und äh und den und diesem sich formierenden europäischen Konsortium als erste Stufe angeboten. Ja, also die äh äh britische Regierungwollte im Grunde Kapital aus einem verfehlten Rüstungsprojekt äh schlagen und sagen, okay jetzt nehmen wir da noch ein bisschen Geld ein. Haben wir so viel da investiert und das das wird jetzt ein zu einer zivilen ähm zum zivilen Projekt äh umdefiniert und das bieten wir Europa an.Sollen die Deutschen bezahlen und sollen die Franzosen bezahlen.Das Gleiche war in Frankreich, das hieß äh Coralie. Das war dann auch ein äh äh Projekt ähm zunächst mal das Unterrüstungsvorzeichen aufgesetzt worden ist und der die Franzosen boten, das heißt zweite Stufe an.Brauchten sie noch äh Deutschland falls äh mit Zahlen der starker, potenter Partner und weitere Partner, aber insbesondere Deutschland und die Deutschen, denen wurde dann angeboten, die dritte Stufe zu bauen.Ja und dann ergaben sich also französische und äh britische ähm Politiker, insbesondere der britische Verteidigungsmiss. Wenn es,Peter Fonicraft äh Anfang 196zwo oder im Jahr 19zwo6und, diesem Scharnierjahr, der Ausbildung des äh Vereinten Europas in der Raumfahrt in Bonn die Klinke in die Hand und äh Fmassive äh Politik für diese Idee einer europäischen äh integrierten Raumfahrt ähmund äh Deutschland war da zunächst mal nicht entscheidungsfähig. Erstens Mal gab's es gab äh zu dem Zeitpunktnoch keine verrüchtige Zuständigkeit für die Raumfahrt, das äh äh ähm Vorläufer des heutigen äh also Bundesforschungsministeriums wurde erst geboren, man war nicht sprechfähigwar nicht sprechfähig, dann äh gingen also,die äh Briten um Franzosen ging zum Bundeskanzler, ging zum Wirtschaftsminister, ging zum Verteidigungsminister, ging zum Innenminister und überall bekam sie unterschiedliche Auskünfte. Je äh je nach Aerosurinteresse,dann ja da sind wir interessiert oder sind wir weniger interessiert und es war dann tatsächlich.Ardenau, der dann Machtwort sprechen musste und sagt, okay, jetzt brauchen wir eine abgestimmte wirDeutschen sind doch eigentlich die die Triebfedern für reden immer davon von der Integration Europas und jetzt kommen hier mal die diese äh immer äh eher äh schwierigen Partner.Auf uns zu und wollen.Uns damit ins Boot nehmen äh dann müssen wir doch da sozusagen äh handlungsfähig sein ähm und da äh ließen sich dann also auch die deutschen Expertenzunächst mal sehr sehr skepwaren, weil sie sahen, dass diese Blues Streak eigentlich sich nicht eignet für eine äh europäische Trägerrakete, dass man das ganz anders aufsetzen müsste und dass wenn,dieser Basis.Trägerrakete gebaut werden würde, dass die zu dem Zeitpunkt, als sie dann vielleicht einsatzreif sein würde, längst überholt sein würde, ja? Also die Deutschen wollten im Grundetechnologisch in die Zukunft springen und das überwinden, was äh ihnen die Franzosen und ähm.Engländer anboten, aber das war eben der Deal. Ja, man bekam nur diesen Deal und ähm immerhin bekam er die Aufgabe, was Neues zu bauen, die dritte Stufe, die es nicht gabÄh und und wo man sozusagen fortgeschrittene Technologien zum Einsatzbringen konnte und das war dann schon auch wiederum äh verführerisch oder war war war äh spannendund dann gab's also lange Gespräche mit den deutschen Experten, die sich dann also davon überzeugen ließen. Ja, wenn wir dann also diese dritte Stufe schon äh sozusagen hochenergetisch ansetzen, dann machen wir das.Äh wollen aber sozusagen gewahrt wissen, äh dass wir äh möglichst äh in der in der zweiten Phase dann in die Zukunft.Hineinspringen. Also ein sehr komplexer Deal und ähmwurde für die Niederländer und die Belgier und die Italiener noch mit ins Boot geholt, um den Satelliten oben drauf zu setzen und die die Bodenkontrolle äh zu verantworten und.Australien äh sollte da hast du sozusagen die Test äh äh Range äh zur Verfügung stellen den Woomerer, also sozusagen eben als britische.Britisches Gebiet sozusagen, da gab's noch nicht äh äh in Französisch-Guyana als den europäischen Weltraumbahnhof, sondern das war Woomer in in Australien. Also,ehemaligen ich sage mal einen Schießplatz, äh der der der Artillerie äh äh Australiens und in der australischen Wüste wurden dann die ersten Testversuche.Äh durchgeführt.
Tim Pritlove
Grad mal geguckt, alsoAlldauer war ja noch bis 63 Bundeskanzler, hätte es äh fast fast noch die Vermutung gehabt, dass er so in seinen späten Jahren vielleicht nicht mehr so der Richtige gewesen wäre, um solche Entscheidungen wirklich nach vorne zu bringen inFrankreich war's äh Josh äh Pompedu. Aber letztlich.Stand ja die Politik auch dahinter, hinter diesem Projekt und das führte dann zur Gründung der der SRO.
Helmuth Trischler
Das führte zur Gründung der ESO als als äh Weltraumforschungsorganisation, das war unkritisch, ja. Da also kritisch war's Eldo, ja? Äh also die Upin Lange die Trägerraketen äh Organisationen, weil das sehr viel stärkerPolitnationale politische Interessen im Vordergrund stand.
Tim Pritlove
Wer baut das.
Helmuth Trischler
Wer baut das Wirtschaft und vor allen Dingen ähmdas sogenannte fair return oder da Einzug hielt, also zu sagen wir zahlenin die europäische Raumfahrt ein und die Briten äh sozusagen zahlten durch ihre erste Stufe ein. Die Franzosen durch ihre zweite Stufe, die Deutschen zahlten netto, ist sozusagen Bargeld, wenn man zu will ein äh und dieses fair Return-Prinzip, das in der Raumfahrt so ähähm wie hast du zu seinem Sofa? Problematisch gewirkt hat, bedeutet eben, dann wollen wir möglichst viel wieder raushaben.An Aufträgen für unsere nationale Industrie. Wir wollen wir geben ein bisschen Geld rein, aber wir äh wir wollen eigentlich schon gar nicht so richtig unser Wissen da reingeben. Das halten wir eigentlich hinter der Braut-Brandmauer, wann immer es geht.Jaund ähm äh sozusagen die Europäisierung war eine sehr langsame und eine sehr verzögerte und äh im Grunde eine kontrollierte.Und und das äh.
Tim Pritlove
Dieser ganze Protektionismus, der da immer noch lebt.
Helmuth Trischler
Ganze Protektionismus, ja? Ja also sozusagen die äh die äh die das geistige Eigentum möglichst zu kontrollieren, um um die Zukunftsfähigkeit nicht in äh nicht nicht äh zu europäieren.
Tim Pritlove
Und sicherlich natürlich auch der die einfach die ja Vorbehalte den anderen Ländern gegenüber, mit denen man so viel Krieg äh geführt hat, so speziell natürlich Deutschland, aber auch die Franzosen und die Briten waren sicher auch nicht unbedingt immer grün.
Helmuth Trischler
Und dieses führte im Grunde zum technischen Scheitern äh der ersten äh.Europäischen äh Phase der der Raumfahrtintegration. Weil diese europäische Trägererei.Die dann aufgesetzt wurde und die bezeichnende Weise, ja, circa programmatisch Europa hieß. Ja, also die hieß.Einerseits Eldo A, aber sie ist eigentlich Europa, ja? Sozusagen da wurde die Europarakete im wahrsten Sinne des Wortes an den.Ähm und äh uns scheiterte kläglich und sie scheiterte eben an dieser an diesem sozusagen NationalisierungsVorbehalt und und ganz konkret zeigt sich das und dass es einen so wunderbare äh Geschichte, dass man sie immer wieder gerne erzählt. Sie sie zeigte sich eben.Ganz konkreten technischen Desaster, das also stattfand äh äh sich ereignete, als diese Test-Rak.Ersten Mal in ihrer kompletten Größe am äh am Start war. Ja, die erste Stufe äh wurde mehrfach sozusagen getestet und es waren mehr Fehlschläge als äh alles andere, genauso die zweite und daraus hat man ein bisschen gelernt und dann hat man endlich auch die dritte, also die deutsche Stufe dann mit drauf gesetzt und den italienischen Satellitenund an den Start gebracht und äh da sah also das war dann ähm neunzehnhundertsiebzig.
Tim Pritlove
Dann.
Helmuth Trischler
In Bumerang, äh und äh.Alle Hoffnungen richteten sich auf diese Rakete. Also Europa äh zum ersten Mal.
Tim Pritlove
Neu zusammengebaut.
Helmuth Trischler
Ready ja neu zusammengebaut im wahrsten Sinne des Wortes integriert. Dritter äh Dritter an den Start und äh schießt sich äh äh in die Zukunft der Raumfahrt. Und nach 26 Sekunden,zunächst mal erfolgreich aus äh explodierte die erste Stufe, ein paar Sekunden äh später die zweite Stufe und dann die dritte Stufe und was war was war der Grund? Der Hauptgrund war, dass äh die Briten, das war Malconi,in diese dritte deutsche Stufe ihre Telemetrie einbauen mussten und die Deutschen hatten überhaupt gar kein das war eine Blackbox, die sozusagen in der deutschen,angebracht war und die Deutschen hatten keine Ahnung, was da eigentlich äh sozusagen technisch vor sich,ähm und äh insofern stimmt äh stimmten einfach die die Verknüpfung nicht, die Telemetrie äh äh antwortete nicht aufeinander und äh und äh und das Ding explodiert.Weil ich sage mal die Briten nicht mit den deutschen Sprachen.
Tim Pritlove
Oder weil ihr weil nicht alle dieselbe Sprache gesprochen haben.
Helmuth Trischler
Nicht alle dieselbe Sprache sprechen wollten durften im Grunde äh politisch vorgegeben.
Tim Pritlove
Erinnert mich so ein bisschen an dieses äh Disaster, was war's? Äh eine Maß war's eine Maß äh Rakete,äh der Amerikaner, die letzten Endes daran gescheitert ist, dass an irgendeiner Stelle halt noch das imperiale Maßsystem verwendet wurde und nicht das metrische System so und dann.Brach's auch auseinander.
Helmuth Trischler
Aber da war's sozusagen noch willentlicher. Das war jetzt nicht nur äh sozusagen, weil man etwas nicht bedachte, sondern weil man das äh äh apriori so konstruierte, dass äh dass der eine nicht mit dem anderen spricht, im wahrsten Sinne des Wortes. Ähm und.
Tim Pritlove
Schönes Bild. So, Europa kann nicht funktionieren, wenn wir nicht eine Sprache.
Helmuth Trischler
Und und vor allen Dingen kann's nicht funktionieren, wenn die Politik der Wissenschaft und Technik ständig reinredet, ja.Das war die große ähm sozusagenLernkurve, die man doch laufen musste und da auf der sich dann sozusagen der Erfolg in der er in der zweiten Phase europäischer Raumfahrt in den 70er und 80er Jahren auf.Man die Eser ganz anders konstruierte. Diese Eldo äh da gab's immer sozusagen den Vorbehalt der Politik. Die die entschieden und äh die,neudeutsch gesprochen, Governance, der ähm der älter politisch dominiert währenddann die Governance der der Isar sozusagen von der Wissenschaft, von der letztendlich von der Autonomie der Wissenschaft undTechnik äh lebt, ja und das also man man muss die Entscheidungshoheit wieder zurückgeben in,wissenschaftlich und technische Hände in das Management, so wie sie die ESA heute aufgebaut ist. Dann gibt's sozusagen drüber den Ministerrat äh der äh der Beteiligten dieser Einrichtung und die finanzieren und besprechen die ähm.Politischen äh nicht.Konstruktion der der politischen Konstruktion die Details, aber nicht die technischen Details. Das ist das ist sozusagen in den Händen von Wissenschaften und Technik und das war die große Lernkurve. Ja und das und und zweitens, dass dieses fair Return-Prinzip äh nach Möglichkeit nicht,nicht greifen sollte, weil das immer wieder eine repolitisierung von Wissenschaft und Technik bedeutet.
Tim Pritlove
Das heißt, dieses European Launcher Developement organisation diese Eldo war eigentlich so der erste europäische Versuch und der ist eigentlich erst mal gescheitert, was dann vielleicht am Ende auch,gut war, aber das ist ja dann im Prinzip für sind ja die sechziger Jahre, während ja die Amerikaner mit dem Apollo-Programmihre großen Durchbruch äh feierten und die Russen jetzt auch nicht ganz unerfolgreich waren, auch wenn's äh erstmal nicht bis zum Mond gereicht hat.Europäer eigentlich im Wesentlichen mit sich selbst beschäftigt und ähm ja haben eigentlich nichts äh auf Kette bekommen. Also Eldo wurde 62 einberufen gegen 64 dann erst so richtig äh.An Staat und äh dann halt eben dieses Desaster mit der Europa äh Rakete, was dann.71 das letzte Mal ähm stattgefunden hat oder beziehungsweise nicht stattgefunden hat und dann.Hat Europa gesagt, okay, alles klar, so funktioniert's offensichtlich nicht. Wir müssen das jetzt alles wieder neu aufstellen und das war ja dann im Prinzip die Geburt der Esar.
Helmuth Trischler
Das war die Geburt der ESA. Also nach diesem äh vernichtenden Untersuchungsreport, wo alle sagen, okay so äh wir sehen's jetzt wirklich auch auf der technischen Ebene. So kann's nicht weitergehen. Wir brauchen eine neue Konstruktion, dann gab's einen sogenannten.Stiel äh indem man also die ISO äh ESO die funktionierte, weil da alsoda war die Politik in der Weltraumforschung äh in das Satelliten äh Missionsplanung war die äh Politik weitgehend außen vor. Da konnten die Wissenschaftler untereinander reden und und auch schön dem äh gelungenen Missionen aufsetzen, die dann mit amerikanischen Träger äh Raketen geflogen wurdenDas funktionierte gut ähm und äh das musste natürlich politisch ausbalanciert werden. Die äh.In äh ihre Interessen, die Franzosen hatten ihre Interessen, die Deutschen und so weiter und so fort und äh das zu harmonisieren war ein ziemlich schwieriger Akt dann 197172 aber auf,dieses Desasters, ja weil man äh sozusagen das war der Schlag äh äh kräftige Beweis, so geht's nicht weiter. Wir müssen was Neues machen und wir müssen, wie gesagt, Verantwortung rückverlagern in die Wissenschaft und so wurde dann in diesemStil zwischen der Mitgliedsorganisation, äh die ist er aufgesetzt und äh zu einer überlebensfähigen Organisation gemacht. Und dann konnte das Ariane-Programm.Werden.
Tim Pritlove
Wenn man jetzt, weil wir sprechen ja immer von Europa, so. Das damalige Europa war ja im Wesentlichen das westliche Europa und auch nicht.Raumfahrt Europa war ja jetzt auch nicht zwingend identisch äh mit dem,EU-Europa oder damals halt noch der europäischen äh Gemeinschaft ähm beziehungsweise zu dem Zeitpunkt war es wahrscheinlich noch nicht mal die europäische Gemeinschaft, sondern deren Vorgängerorganisation auf jeden Fall Europa hat sich ja äh.Quasi vielfältig entwickelt und wenn man auch heute so auf die ganzen einzelnen europäischen nicht nur die Raumfahrtorganisationen, sondern überhaupt was es so an,Vereinigungen äh so gibt in allen Bereichen anschaut. Ist immer so ein Flickenteppich. Ist mal irgendeiner. Ist nicht dabei. Das ist ja immer ganz anderes dabei und manchmal geht es auch ein bisschen über Europa hinaus und manchmal ist es wirklich extrem Kerneuropa.Klar, viel dreht sich halt immer um Deutschland, Italien, Frankreich und Großbritannien. Aber ähm.Wie war es denn bei der ESA? Also welcher europäische Gedanke steckte hier drin? Wer waren die treibenden Kräfte und wie hat man die anderen? Warum hat man noch andere Länder dazu genommen?
Helmuth Trischler
Ja sie haben Recht auch das Europa der Raumfahrt ist eines vonnenne das mal multiple Geografien der europäischen Raumfahrt äh äh Kooperation. Da gibt's äh das ähm äh Europa der ESA und es gibt ein Europa der nordischen Kooperation äh Raumfahrtforschungskooperation. Es gibtbilaterale Kooperation deutsche, französische Achse mit vielen ähm äh Projekten und da ist eines,wenn ich das so auch äh sozusagen antworten darf, dass ich so ein paar Geschichten erzähle, weil sie so instruktiv sind. Ähmund und doch auch Ihre Frage beantworten, weil die zwei Haupttriebkräfte äh der der Isar und der europäischen Raumfahrt äh Kooperation wie wie.Uns vor Augen haben, wenn wir an ähm große Brüh.Dann ist das Frankreich und Deutschland. Also zeigt das Sachsen-Europa ist auch in der Raumfahrt sind die beiden äh äh Triebfedern, die sozusagen die zentrifugalen Kräfte der europäischen Raumfahrt.Kooperation immer wieder einfangen mussten und kontrollieren mussten durch die sozusagen Elysee äh Achse äh in den 70er und achtziger Jahren.Ganz im im Speziellen drohte auch die Isar immer wieder auseinander zu fallen und es bedurfte dann auch sozusagen oberster politischer äh Protektion und da musste der Bundeskanzler äh mit dem französischen Staatspräsidenten reden.Um äh äh die Isar wieder zu stabilisieren. Können wir gerade Mitte der 80er Jahre ist da so eine Phase als das sogenannte Zukunftsprogramm der ESA ähm in einem komplexen äh.Politischen Prozess stabilisiert werden musste und auf auf die Schiene gehoben war, aufs Gleis gesetzt wurde. Wie sagt man das? Eigentlich ein falsches Bild, passt alles nicht. Ähm.Dass äh da brauchte es oberste politische Unterstützung und das war immer Frankreich und Deutschland. Also das ist schonschon die Achse. Aber wie gesagt, wir haben auch ein Europa ein äh der der nordischen äh äh,skandinavischen äh Kooperationen äh wo äh äh Norwegen äh und und Schweden und Finnland miteinander kooperierten. Und wir haben eben Bilatrale Kooperationen zum Beispiel im.Deutschland äh und.Frankreich, äh im Telekommunikations äh äh Bereich, die die ersten Satelliten, die hier aufgesetzt worden sind. Das waren immer unterschiedliche Geografien der europäischen Raumfahrt.Aber nochmal Deutschland und Frankreich sind die sind die zwei äh Achsenmächten. Äh der ich der der europäischen Raumfahrt äh.Zusammenarbeit. Ja, aber wie Sie sagen, es geht natürlich hinaus über das politische Europa. Da ist dann auch äh da ist dann äh Österreich mit eingebo,und da ist äh wird die Schweiz eingebunden. Ja und wir haben wir haben's ja generell gehört, da ist äh sogar Australien zunächst mal eingebunden und dann ist Französisch-Guyana eingebunden. Also insofern.Äh die äh Geografie äh Europas und des politischen Europas überhaupt nicht einher mit der der europäischen Raumfahrtkooperation und natürlich ist Europa immer wieder auch angewiesen auf die USA.Also die sozusagen eine europäische Raumfahrt arbeitet sich ab an der NASA.Ein Gegengewicht gegen die NASA aufbauen, äh wird aber immer wieder auch ähm sozusagen zu einer Kooperation mit den USA gezwungen. Das heißt, wenn die europäischen Trägerraketen nicht funktionieren, sei es im Postapolo-Programm,äh äh dann äh wo man äh gemeinsam schon mal in Richtung Raumstation anfängt zu planen et cetera. Und dann, Sie haben's äh genannt, gibt es natürlich das im Kalten Krieg das Gegenstück.Raumfahrtkooperation äh östlicher äh Manier sozusagen und das ist das Intekosmosprogramm, das die äh Sowjetunion aufgesetzt hat, um ihre Satellitenstaateneinzubinden in ein Kooperations äh Programm äh mit mit vielen, vielen äh gemeinsamen Aktivitäten.Jetzt äh ist natürlich die Frage, was ist das für eine Kooperation? Äh wie können wir die heuteaus der äh Rückschau äh betrachten, ist das eine Kooperation aufgleichem Fuse, so wie sie doch bei der ESA im Wesentlichen herstellt und die Deutschen mit den Franzosen und und Briten sozusagen auf Augenhöhe äh kopiert.Schon mit eigenen Interessen, aber es ist klar, jeder bringt sich dann doch äh äh zugunsten eines gemeinsamen Zieles ein,äh nein, das war natürlich in äh im Ostblock nicht der Fall, sondern da war die die klare Suprematie der der Sowjetunion, die die.Regeln, vorgab und die ihre Satelliten.Einband und äh sagte okay, ihr in der DDR macht das, ihr macht das Institut für Kosmosforschung, ihr macht die die Kamera, die und und äh,die äh die Tschechins oder die Tschechoslowakei macht das und das aufbauend auf auf ihren äh Kernkompetenzen.Und so weiter. Also ähm wir beschreiben das heute fast schon als sozusagen koloniale Kooperation, ja, sozusagen wir moderne äh äh Imperialismus oder Kolonialismus und die Sowjetunion ganz knapp ganz klar vorwer was zu machen hat und der Spielraum, der äh äh Comicron-Staaten, also Mitgliedsstaaten, das ist,äh sozusagen Wirtschafts- und Wissenschaftsverbunds im im Osten äh der war gering und die USA äh die Sowjetunion war soklar der Treiber und derjenige, der alles vorgab. Aber trotzdem in de Kosmos ist sozusagen das äh osteuropäische Gegenstieg Stück zur Esar im Westen.
Tim Pritlove
War also die Esa geboren und äh hatte natürlich das Ziel besser zu funktionieren als vorher. Die Politik hat die Leine etwas lockerer gelassener.Wissenschaft, da mischen wir uns jetzt mal nicht so äh ein, kooperiert ihr mal fleißig, äh aber wir müssen jetzt ja auch mal äh Ergebnisse erzielen als da sicherlich auch,ganze Geld, was da reingegeben wurde, wollte man natürlich dann Erfolge auch sehen. Wie hat denn die Eser dann quasi sich neu.Aufgestellt, als sie dann gegründet war und vor allem, wenn ich's richtig sehe, ist ja diese Eldo, diese Lautschalgeschichte mehr oder weniger aufgelöst und in die Isar über äh gegangen.Heute ist allerdings der ganze Raketenbereich bei Arianes-Bass äh angesiedelt. Wie kam's denn zu dieser Ausgliederung?
Helmuth Trischler
Ja, das ist, wenn man so will jetzt äh äh der technisch, der ökonomische Arm, ähder Esel, aber die ESA als als ähm Organisation, jetzt ist ja in sie hat die Headquarter in äh.Paris in und da ist sozusagen die General Sitz die Generaldirektion äh der ESA die dann eigentlich einen eigenen.Aufbauen kann, der unabhängig ist von den Mitglieds.Die eine eigene bürokratische Logik entwickeln können und die natürlich dann auch wiederum irgendwelchen politischen Interessen äh,müssen, indem nicht alle Organisationen,Paris konzentriert äh werden. Da ist die Generaldirektion, aber dafür sitzen die technischen äh Facilities an anderer Stelle. Die sitzen in Darmstadt. Die sitzen in äh Oberpfaffenhofen hier in der Nähe von München. Das Kontrollzentrum. Die sitzen in Nordwijk, äh in den Niederlanden, wo äh sozusagenäh im Wesentlichen der Technikkomplex äh verortet ist und so weiter und es gibt die S-Range und äh also es gibt Standort der europäische Kooperation, die über die Mitgliedsstaaten,um diese.Politische Architektur der Raumfahrtkooperation zu stabilisieren. Weil jedes Mitgliedsland dann doch eben schaut, wir zahlen so und so viel ein, was haben wir denn davon? Wir müssen um das vor unseren Steuerzahlern,rechtfertigen und da reicht sozusagen die philosophische Idee der europäischen Integration nicht aus. Irgendwas ökonomisches muss da auch zurückkommen,Trotzdem, es bleibt die Generaldirektionist sozusagen autark und sie kann die technischen Entscheidungen treffen. Sie ist berichtspflichtig gegenüber der Politik, aber die Politik.Direkt reinreden und äh dafür gibt's eine Arbeitsteilung. Die Politik ist wie gesagt im E im ESA Ministerrat repräsentiert und die trifft sich äh.Je periodisch treffen sich die jeweiligen äh Wissenschaftsminister oder zuständigen Ministerien um zu besprechen äh wie wie und was man finanziert.Aber was konkret gemacht wird und wie es gemacht wird, das ist eben der Vorbehalt äh äh von Wissenschaft und Technik.Ähm und und diese sozusagen komplexe Konstellation, die funktioniert einigermaßenund äh die gerät immer wieder sozusagen unter politischen Bewährungsdruck, wenn das Geld knapp wird, wenn man viel Geld einsammeln muss. Jetzt komme ich doch auf Mitte der 80er Jahre zu sprechen alseben die bemannte Raumfahrt ähm in Europa sozusagen ausgebaut wurde als dieInternational Space Station zur Entscheidung an Stand als viele als Ariane fünfals sozusagen zukunftsfähige Trägerrakete zur Diskussion stand. Da musste viel Geld auf den Tisch,äh werden und da bedurfte es dann also wie gesagt äh eigentlich des Eingreifens auch wiederum der deutschen und französischen ähm Regierung.Um äh die anderen Mitgliedsstaaten wieder ins Boot zu holen und zu sagen und gerade insbesondere die die Briten, die immer äh ja ein Auge drauf hatten, wie viel zahlen sie nach Europa ein und was kriegen sie zurück, um dieses Zukunfts äh Programm,aus der Taufe zu heben und wie es der Zufall will, war damals der Vorsitzende dieses ähm ESA Ministerrats.Deutsche äh Forschungsminister Heinz Riesenhuber, der dann ähm sozusagen.An die Hand genommen wurde, auch von seinem Bundeskanzler und sagt, du machst das jetzt und du bringst bringst dieses Programm an den Start.Und äh wie es der Zufall will, war ein Generaldirektor, der damalige Generaldirektor der Esar auch ein Deutscher, Reimanlüst äheben als Präsident der Max-Planck-Gesellschaft, der dann ähm äh nach Paris ging und die beiden konnten miteinander und haben das dann sozusagen dieses Zukunftsprogramm, wo vielesozusagen auch heute noch am Start äh befindlichen Module der europäischen Raumfahrt. Ariane fünf.Geboren wurden, äh oben das auf der Taufe, aus der Taufe und stabilisierten da die europäische Raumfahrt. Das war so ein Scharnier-Moment europäischer Raumfahrt.
Tim Pritlove
Aber es fing ja nicht mit der Ariane fünf an, sondern es war ja im Prinzip, weil die die eigentliche Wiedergeburt der europäischen Raumfahrt, die dann mal konkret durchgeführt werden konnte, war ja dann die Entwicklung der Ariane.Raketen, nachdem das ganze ELO-Projekt äh schief gegangen ist, ähm wurde dann halt neue Entwicklungen aufgenommen.Isar hat sich jetzt äh konstituiert, wann war das jetzt nochmal.27, genau und 79 flog dann die erste Areale. Das heißt, das waren dann erst mal so sieben Jahre, weitere sieben Jahre nach dem verlorenen zehn Jahren, die man im Prinzip noch mal.Weiter hungern musste, sprich Europa waren so unterm Strich mal grob gesagt, äh zwei Dekaden eigentlich zum.Nicht auf dieser Landkarte, auf der sie unbedingt immer sein wollte, während die anderen äh weitere Erfolge erzielten.
Helmuth Trischler
Das ist richtig, was die Träger ähmKonstruktion von Trägerraketen betrifft. Äh das sozusagen ist äh zu äh wird ein Kompliment her äh ist ist die WeltraumForschung zu sehen und da war natürlich Satelliten ähm Projekte schon unterwegs äh insbesondere auch in der Erdbeobachtungdie sozusagen Erfolge versprachen, die aber dann wie gesagt mit amerikanischen Trägerraketen zuerst beifliegen musstenund ähm und auch das war nicht einfach. Das zeigt sich bei einem mit einer deutsch-amerikanischen äh Kooperation Helios.Ein wunderbares Projekt äh zum Bau von zwei Sonnensorten, ja, also äh Sonden, die um die Sonne herumfliegen sollten.Und zum ersten Mal eigentlich im Grunde die die die Sonne äh der Sonne nahe kommen sollten um um die Sonne zu erforschen. Diese zwei Helios ist ja der griechische Gott äh der Sonne äh und äh das musste.Politisch auf die Schiene gesetzt werden und da.Auch sehr spannende Geschichte. Da flog äh der damalige Bundeskanzler äh Ehardt ähm Anfang der siebziger Jahreäh in die USA um äh mit der amerikanischen Regierung im Grunde eine Art äh.Was habe ich gesagt? Siebziger Entschuldigung, das war neunzehnhundert äh sechsundsechzig, siebenundsechzig flog äh Erhardt in die USA und mit dem äh amerikanischen Präsident Linie Johnsonund das war die äh das war so die ersteich sage mal Budgetkrise in der bundesdeutschen Geschichte, erste Wirtschafts kleine Wirtschaftskrise, 19sechsund6, 67 um ähäh zu verhandeln über eine Reduzierungder amerikanischen Stationierungskosten in Deutschland. Die Deutschen mussten bezahlen dafür, dass die Amerikaner äh so hohe Truppenkosten in Europa hatten, in Deutschland, insbesondere hatten und da wollte er äh Umstundung, sage ich jetzt mal, von Zahlungen äh.Äh Lyndon wie Johnson, die sind völlig auflaufen und bot ihm anNa ja gut, wir können mit euch eine Raumfahrtkooperation machen. Was was haltet ihr da davon, wenn wir euch dieses anbieten? Wir machen gemeinsam ein ein äh Experiment der Sonne äh Forschung und dann kam also ein äh ziemlich frustrierter.Bundeskanzler zurück und brachte das im Gepäck mit. Die deutschen Raumfahrtingenieure freuten sich und bauten das. Es flog dann 1975 beide beide Satelliten ähm waren sehr, war eine sehr erfolgreiche.Mission und das äh das Schwingungsmodell. Also wenn man so will, das Objekt, das am nächsten dem Original kommt.Steht heute in der Raumfahrtausstellung des deutschen Museums.Äh aber es zeigt einmal mehr wie wie politisch äh verknüpft dann doch Raumfahrtprojekte sind und immer wieder abhängig sind von äh von Interessen jenseits wissenschaftlich politischer Logiken.Und ähm,nochmal äh deswegen dauerte das auch länger in in Europa um um dieses europäische Raumfahrt immer wieder da äh sozusagen äh kontrollieren zu können und äh und und die politische Umarmung und Einlegungmöglichst äh einzudämmen. Aber Sie haben's genannt. Ähm äh europäische TrägererkeAriane besichtigt die Ariane Familie von Trägerraketen mal wirtschaftlich nicht nur wirtschaftlich, sondern auch technisch bewähren konnte, dauerte einige Jahre und insofern sind diese Satellitenmissionen sozusagen vorausgeeilt und haben zunächst mal gezeigtwas eine europäische Raumfahrt äh Kooperation kann, bevor ähm die Ariane-Familie an den Start ging.
Tim Pritlove
Also ich meinte ja so.Dass das quasi äh diese verlorene Zeit dann mehr oder weniger mit dem Start der Rakete dahingehend endet, als dass man eben eineklare Vision auf eine eigenständige Raumfahrt hatte, selbst wenn man natürlich viele Kooperationen macht. Die Zeit dazwischen, die mit Satellitenentwicklung genutzt wurde, hat ja dann auch letzten Endes der ESA die Nischen,quasi äh eröffnet, die sie heute ja auch noch wunderbar,füllt, also während natürlich die Amerikaner bei so den deep Space und Mond äh Explorationen lange Zeit ganz vorne waren, die Russen natürlich auch.Blieb dann quasi für die Esar dann so die Erde übrig und man hat sich so diese low owbit Mission ausgesucht und heutzutage ist natürlich die Erdbeobachtung so eingroßes, wichtiges Feld für die ESA geworden und hat natürlich auch als solche eine extreme Bedeutung, sodass es dann langfristig auch nicht unbedingt alles von Nachteil war.
Helmuth Trischler
Sehr gute Interpretation, die zeigt, dass äh äh Europa da also auch die Zeichen der Zeit nutzte, ja die siebziger Jahre sind die Jahre auch der Entdeckung der Umweltprobleme ähm.Ähm 19dreiundsiebzig Club of Froam ähäh Limits to crowd et cetera. Also die formierende Umweltbewegung, äh die die dann sozusagen ja auch sich zeigt in denin der Erde Beobachtung in den Umweltmissionen äh und da ist Europa führend geworden und sozusagen auszu ja wenn man so will, aus der Not heraus ein eigenständiges Profil.Entwickelt und also insofern sind diese verlorenen Kosten dann äh doch in sozusagen in ein äh eine erfolgreiche Lernkurve überführt worden und haben Europa.Grade in im im Bereich der Weltraumforschung nach vorne gebracht.
Tim Pritlove
Wo's ja dann richtig gut lief, war ja dann eben die die Ariane,Rakete oder die äh die Serie von äh Ariane äh Raketen, nachdem man das erste Mal geschafft hat überhaupt zu starten sich vor allem auch so einglaube sehr extrem beneidenswerten Startplatz geschaffen hat mit Corona ist es natürlich einfach mal so der beste Ort, den man so.Auf dem Planeten so finden kann für den Stadtplatz weil er einfach mit Abstand derjenige ist der am nächsten zum Äquator ist und von daher die Wucht der äh Erde am besten mitnehmen kann, was ja.Ganze Menge Spritsparte et cetera. Ähm das.Macht auf mich so den Eindruck als ob hier dann auf einmal alles sehr gut zusammengelaufen ist, dass diese ganze europäische Kooperation gut funktioniert hat, dass man äh die Ressourcen irgendwie klug genutzt hat, weil die Ariane.Fünf, die ja in gewisser Hinsicht so bis heute noch am am Ende dieser Entwicklung steht, auch wenn wir jetzt kurz theoretisch zumindest kurz vor der Ariane äh sechs sind.Dann so über zwei Jahrzehnte einfach auch bewiesen hat, jetzt nicht nur eine sehr leistungsfähige Rakete zu sein für die damaligen Verhältnisse, vor allem auch extrem zuverlässig. Also das ist einfach während die russische Raumfahrt ähm.Die Auswirkungen der neunziger Jahre nicht so gut verarbeitet bekommen hat und ja eine Serie von Kleinstkatastrophen äh aneinander äh hintereinander gelegt hat, die Amerikaner sich lange Zeit von,Space Shuttle äh Desaster nicht so richtig äh erholt haben und ihre Prioritäten wieder neu ordnen äh mussten. Das war ja dann im Prinzip eigentlich so die Phase, wo Europa dann seine Kraft auch voll ausspielen konnte und sich zu sein,äh den Platz auf der Landkarte jetzt aber auch wirklich mal mit einem dicken Edding äh markiert hat.
Helmuth Trischler
Das ist das ist alles richtig. Vielleicht äh mit der äh kleinen Einschränkung, dass dierussische Raumfahrt äh schon auch gezeigt hat, dass sie robuste Technologie äh machen kann. Vielleicht keine Advanced äh und und keine keine äh besonders innovativen, fortgeschrittenen Technologien, aber sehr leistungsfähige, sehr,äh wie sagt man da, das das gutmütige Pferd, äh dass es schafft äh da sozusagen klassische.
Tim Pritlove
Die Sojus hat halt hat auch gut gehalten.
Helmuth Trischler
Hat gehalten und äh hat dann natürlich auch sich schon ein ein äh auch nach der äh Transformation äh also nach Glas Nost et cetera sich schon auch ein einam Platz ähm äh am Markt der Trägerraketen gesichert ja und.
Tim Pritlove
Aber trotzdem gab's ja jetzt diese diese Phase, wo dann wirklich sehr viele Missionen äh verloren gegangen, sind Marsmissionen, die nicht geklappt haben, teilweise in orbindlich erreicht haben ähmam Startplatz explodiert. Also es sind eigentlich so die die volle Kette, die man äh.Nicht haben will, während halt in Europa eigentlich so über zwei Jahrzehnte lang alles einfach lief, so Ariane startet. Man konnte Urlauber stellen. Äh die kamen irgendwie pünktlich hoch und es gab äh selten Probleme.
Helmuth Trischler
Es gab selten Probleme. So ist es. Und ich ich glaube, dass äh ja, das ist ähm.Schon so zu sehen, dass das die Auswirkungen sind dieser Lernkurve ja heute sozusagen die Lessons learnt. Äh wie gesagt.Mit viel Geld, das versenkt worden ist äh und das in europäischen äh Steuerzahler Geld gekostet hat, aber man hat daraus die richtigen Konsequenzen gezogen und äh hat die äh ähm.Die adäquaten ähm äh Technologien aufgesetzt und ist tatsächlich geschafft, dieses schwierige Management und ich glaube, das ist die spezielle Herausforderung. Management von.Raumfahrtprogramm in den Griff zu bekommen. Ähm wir äh.Wir reden vom Apollo-Programm ähm das so als Erfolgsgeschichte dastehen,äh und vergessen dabei, dass wenn ich ihn noch mal auf Werner von Braun zurückkommedass das amerikanische Apollo-Programm äh Mitte der 60er-jahre im Grunde fast äh scheitern äh zu scheitern, drohte daran, dass im Grunde Werner von Braun seine Penemünde-Idee überzogen hat und ihn das Ap,implantieren wollte.Äh nicht realisieren wollte, dass er völlig überfordert war mit seiner Idee, alles unter einem Dach. Er hat seine paar tausend äh Peemünder, die ihm sozusagen zuarbeiten und alles noch kontrollieren, um mit dem macht er die Apollo.Ja und oder die die Saturn fünf. Das konnte überhaupt nicht funktionieren und scheiterte und es brauchte die amerikanische Airforce.Äh ganz andere Erfahrung hatte und ganz andere Kompetenzen hatte.Wie solche äh komplexen Projekte äh zu handeln sind, zu managen sind, nämlich durch contracting, ja. Da gibt man Boeing was und gibt man äh äh crumen was et cetera und.Sozusagen arbeitet mit äh mit verteilten Aufgaben und und und sozusagen.Das ganze Land ein in ein solches Komplett und die ganze nationale Industrie, in ein solch komplexes Projekt Mustern, aber dieses Projektmanagement handeln und sicherstellen, dass Boing rechtzeitig geliefert und dass äh no.Norbert Crumon äh äh rechtzeitig liefert und das alles sozusagen dann zu managen.Hatte die amerikanische Air Force mit ihren Großprojekten viel Erfahrung und das brauchte es.Um äh um um Apollo dann an den Start zu bringen und da wurde damals eigentlich Werner von Braun weitgehend ausgebotet, weil er nicht in der Lage war ein solches Modell anzubieten.Daraus haben die Europäer auch ihre Lehren gezogen und äh,eben dieses contracting was wir ja sehen Nordwijk was stattfindet, dass in Darmstadt was stattfindet, dass in ähm Oberpfaffenhofen, wir haben's genannt, was stattfindet und das zu einem gemeinsamen ähm sozusagenineinandergreifenden Räderwerk auf äh auszubauen und die Vorteile zu nutzen, dassdass Italien Kompetenzen hat und Deutschland spezifische Kompetenzen hat et cetera, die gemeinsam gebündelt eben dann zu einer Stärke führen. Das war die Stärke und das war dieÄhm das war die Voraussetzung dafür, dass das Ayanne-Projekt ein solch erfolgreiches Technologie-Kooperationsunternehmen geworden ist.
Tim Pritlove
Bringt mir auch einen interessanten Punkt. Das ist ja auch mehr äh äh das europäische Raumfahrtprogramm ja auch mehr ist als nur dieUnd ihre Standorte, sondern dass er auch hier äh im Prinzip eine entsprechende Industrie auch gestartet werden muss.Gibt ja auch noch ein zweites Erfolgsprojekt europäischer Natur, das äh Airbusprogramm und ja die erste große Konzern, der daraus hervorgegangen ist ähspielt ja auch in der Raumfahrt heute im Satellitenbau eine eine große Rolle. Ist auch nicht der einzige Player. Aber es ist halt auch über die Zeit gelungen, auch eine Industrie heranzuziehen, die in Europa auch in der Lage ist, eben nicht nuralso man hat nicht nur eine Organisation, die Missionen planen kann und Anforderungen machen kann, Instrumente bauen kann, sondern es müssen halt auch die Satelliten gebaut werdendie letzten Endes erfolgreich diese Mission ausführen.Bedeutungen haben diese Unternehmen und wie sind die in dieses politische Geflecht auch mit eingebunden, sodass estrotzdem auch noch ein privates Space sein kann.
Helmuth Trischler
Ja, das ist eine äh schwierige Frage, wo ist gar nicht so viel Forschung dazu gibt. Also gerade auch die europäische Industriekooperation.Die äh sowohl jetzt was Airbus betrifft ähm als auch was ähm Allianz Bass betrifft. Da ähm.Noch wenig wenig dazu bekannt, äh was da die die Problemlagen waren und da war's sozusagen wie diese Integration auch tatsächlich funktioniert hat unter unternehmerischen Vorzeichen. Ich will mal ich will mal so ein bisschen antworten, indem ich fürausweichend antworten, indem ich äh noch mal das Gegenbeispiel zeige, nämlich wie Raumfahrtmanagement in Deutschland funktionierte oder auch nicht funktionierte, um zu zeigen, welche Voraussetzungen eigentlich für Erfolg bestehen müssen.In Deutschland eigentlich bis zur Gegenwart. Ein riesiges Problem äh ein adäquates äh Raumfahrtmanagement.Gleisen und das ist seit Ende der oder seit der zweiten Hälfte der 60er Jahre so als als sozusagen Europa begann und als man auch in Deutschland nationale Projekte jenseits der europäischen Raumfahrt ähmaufzugleisen begann Azur war der erste deutsche Forschungssatellite et cetera, da brauchte man ja eine Agentur, die das managt.Und dann wurde äh verzweifelt nach möglichen Modellen für eine deutsche NASA sozusagen gesucht und äh dann hat man nach deutschem Gesellschaftsrecht eine GmbH zunächst mal gegründetist dann Gesellschaft für Weltraumforschung und da gab's zwei äh Teilhaber. Der der Bund.Als Mehrheitsgesellschafter und eine Privatperson, ein Bänker, der der äh zweite Gesellschafter war.Ein heillos gescheitertes äh Projekt, aber wurden dann Beamte eingestellt, die also Raumfahrtenmanagement betreiben sollte. Äh ich sage mal ehemalige Bundes äh Forschungs äh Ministeriumsreferenten.Funktionierte nicht. Da zog man 1969 dannAls insgesamt die Architektur äh institutionelle Architektur der der Raumfahrt und äh auch der Luftfahrtforschung in Deutschland verändert wurde und dasheutige DLR damals hieß das deutsche Forschungszentrum für Luft-und Raumfahrt gegründet wurde. 1968, 69.
Tim Pritlove
Heißt ja auch heute noch so. Deutsches Zentrum für Lufthut.
Helmuth Trischler
Damals dieses deutsches Forschungs-und Versuchsanstalt für Luft und Raumfahrt und jetzt ist das deutsche Zentrum äh DLR rausgewählt worden. Damals hieß es DFV LR sehr sehr äh.Schwierige Abkürzung.Naja, jedenfalls äh meinte man dann, okay, jetzt lagert man das Raumfahrtmanagement in diese neue Einheits äh äh Organisation der Luft- und Raumfahrtforschung in Deutschland ein. 19neun6und bis 72 war das dann der Raumfahrttechnische Bereich dieser DVLR.Und da sagte die Industrie, so kann das ja überhaupt nicht funktionieren.Ihr wollt uns am Start haben im wahrsten Sinne des Wortes und ihr in der Wissenschaft kontrolliert, dass ihr habt doch ganz andere Interessen und ich habe ganz andere Erfahrung. Ihr wisst doch gar nicht, wie das geht.Also auch das scheiterte wieder und dann ähähm gab's so eine Zwischenphase, wo es wieder in die Industrie hineinverlagert wurde und schließlich gründete man wiederum eine deutsche Agentur für Raumfahrtangelegenheiten in den 80er Jahren und das waren wiederum eher äh äh sozusagen Beamte.Also dann Raumfahrtmanagement betreiben sollten, hat man tatsächlich einen ehemaligen Referenten aus dem Bundesforschungsministerium geholt, der dann also der Präsident dieser Dara, deutsche Agentur für Raumfahrtangelegenheiten war,wieder heillos gescheitert. Die Industrie war nicht mit einverstand.Über diese Beamte des Struktur des Raumfahrtmanagements, dann hat man die wieder abgewickelt unter hohen Kosten, dann hat's wieder zurückverlagert in das heutige DLR hinein et cetera. Also das waren viele Versuche gescheiterte Versucheadäquates Raumfahrtmanagement äh Wirtschaft und Wissenschaft äh zu integrieren und mit der Politik als finanziert sozusagen hinzustellen. Alsoich nenne das als Negativbeispiel, um ihnen zu zeigen, wie wichtig eine adäquate,Verflechtung von Wissenschaft und Wirtschaft und politischen Fortzeichen ist im Raumfahrtmanagement ähm äh und äh.Wie ähm wie sehr dann sozusagen die ESA mit ihrer Kompetenz das äh auf sozusagen zu manage äh davon absticht.Und dieser nur nochmal diese Erfahrung und diese Erfahrung, die war schmerzlich Anfang der äh in den sechziger Jahren, aber dann hat man die Konsequenzen gezogen, hat das richtig hat das artig Querquad auch unter Nutzung der industriellen.Aufgesetzt und hinzu kommt natürlich, dass sich auch die europäische Raumfahrt äh Industrie aus sich heraus europäisierte, sozusagen in der.Richtigen Erkenntnis, äh äh dass äh der Markt in dem Bereich zu klein ist, um für Unternehmen.Erfolgreich äh auf nationale Ebene erarbeiten zu können. Auch da braucht man sozusagen ein ein ein eine Bündelung europäischer Interessen und vor allen Dingen Ressourcen und Kapazitäten um am Markt bestehen zu bleiben.
Tim Pritlove
Management wird jetzt, glaube ich, in Deutschland vor allem vom DLR, von der Rundfahrtagentur durchgeführt. Das scheint ja ganz gut zu funktionieren soweit.
Helmuth Trischler
Nach nach vielen vielen äh Fehlschlägen.
Tim Pritlove
Anläufen sozusagen.
Helmuth Trischler
Anläufen, genau und äh da irgendwann mal, glaube ich, hat man's geschafft, da doch sozusagen an einem Strang zu ziehen und da und äh und das adäquat aufzusetzen und zu zeigen, die die äh nah sein äh auch in Deutschland irgendwie.Hinzubekommen.
Tim Pritlove
Die Entwicklung ging ja dann äh für die Esa von den einfachen Satellitenmissionen auch äh dann über zur.Zur Beteiligung an der ISS. Das war ja dann schon ein,großer Schritt, würde ich sagen für die ESA, weil sie ja damit gemeinsam mit der Jackson und den ähm Roskosmos und eben den der NASA ja quasi so eigentlich so,Teil des Leuchtturmprojekts der Raumfahrt schlechthin äh kann man sagen äh geworden ist. Und heute äh scheint mir die ESA vor allem auch.Sehr viel besser vernetzt zu sein. Das ist auch das, was hier aus vielen Gesprächen immer wieder herauskommt. Amerikaner machen immer alles gerne äh.Natürlich auch bei vielen Sachen äh nicht nur mit der ESA, ganz klar, aber zum Beispiel zu den Chinesen eine gewisse äh Distanz und wenn Russen das,würde ich sagen jetzt komplikated äh so ja also klar bei der ISS ist man noch zusammen aber es gibt viele.Berührungsprobleme und ich habe immer so den Vorteil, dass Europa äh,aus dieser zweiten Reihe heraus, aus die sie gestartet sind, aber auch eben mit den eigenen Erfahrungen dieses interkulturellen Mischmaschs des Europa halt einfach immer noch ist. In gewisser Hinsicht so eine Resilienz entwickelt hat, äh aber auch so eine so eine Fähigkeit entwickelt hat, dann doch dieseVernetzung auch mehr in sich hinein zu tragen und damit kooperativer nach außen zu wirken. Das ist lässt sich das irgendwie.Bestätigen oder herauslesen.
Helmuth Trischler
Lässt sich bestätigen und ich glaube, da ist in der Tat die Stärke Europas äh äh besteht darin, dass sie transnational äh agieren und aus der Umklammerung der.Selbst stärker heraustreten als das in den USA ist. Die NASA sitzt am Ende doch äh hängt am Gängelband der.Ja, sie ist abhängig von von äh äh Kongressbudgets. Jedes Jahr muss das NASA-Budget, äh wie wir's jetzt auch dieser Tage wiedererleben, wovon einem Shutdown äh in in den USA die Rede ist, neu genehmigt werden. Also der Kongress kann die NASA gängeln, wie er möchteund äh auch die, ich sage mal die äh Prolieferationsund die die die Intellektuell äh Intellektual-Propact-Problematik ist in den USA so, dass es äh die amerikanische äh sozusagen Vorbehalt äh Wissen äh in internationalehineinzugeben,immer da ist, ja und und man genau schaut, mit wem man äh zusammenarbeitet und dass äh die Kontrolle am Ende in den USA,und äh diese Vorbehalte begab's dann in Europa eben nicht mehr. Das ähm da war die ESA unabhängig von äh nationaler Gängelung, äh weil es sozusagen die Supra äh Regierung in Europa ja nicht gab und und und,autonomie sozusagen in in Paris äh hier ähm.Lag und immer noch liegt und das ist der große Vorteil. Was wir heute äh ja sehen, ist dann eher, dass es eine Art von Konkurrenz gibt jetzt äh.In den letzten Jahren darüber, wer wirklich das Sagen hat, ob's die Europäische Kommission.Oder ob es die ESA ist und hier sehen wir äh sozusagen es könnte auch ja eine Konstellation geben, wo die ESA äh dann doch sozusagen der Rationalität der Europäischen Kommission äh zu,gehochen hat und der und die Europäische Kommission versucht diesen sozusagen Zugriff auf die Esar schon seit einigen Jahren. Die ESA widersteht ihm und und hättedagegen, aber eine solche, sozusagen neue Konfigurierung der Raumfahrt in Europa ist viel diskutiert wordendas das da ist sozusagen äh natürlich auch ein Lockmittel da, ja, dass man jetzt mal unabhängig wird von diesem Esel Ministerrat, wo man immer wieder Kompromisse schließen muss, was die Finanzierung betrifft und wenn man das sozusagen jetzt von der von der Europäischen Kommission bekommt aus dem.Haushalt ähm aus dem riesigen Haushalt der äh Forschungshaushalt der Kommission, ja? Äh der der der jetzt im im im neuen Rahmenprogramm ähm Horizont, was ist der? Achtzig Milliarden äh et cetera. Das ist natürlich sozusagen diedas Lockmittel des großen Geldes, aber bisher hat die ESA dem widerstanden. Ich glaube aus guten Gründen widerstanden sich sozusagen zurück äh.Zurück zu integrieren in in die große europäische politische Erzählung.
Tim Pritlove
Und in gewisser Hinsicht ist ja auch die ESA gar nicht mal nur europäisch. Ich meine, er hat das europäische im äh im Namen, aber äh.Abgesehen von den Kooperationen gibt's ja auch noch die assoziierten Mitglieder. Das ist ja unter anderem auch Kanada.Man hat so den Eindruck, dass äh die ESA in gewisser Hinsicht auch zu so einer Isar werden könnte, zu so einer internationalen Space äh Sociation. Ähm.Trotzdem ist natürlich dieser EU-Move ganz interessant, also es gibt ja jetzt vor allem zwei große Initiativen, die von der EU angestoßen wurden. Auf der einen Seite Galileo, das ist ein Navigationssystem.Was von der EU finanziert wird undauch das äh Programm der Erdbeobachtung. Das ist ja auch sehr umfangreiche, langfristige strategisch auch äh sicherlich äh wichtige Sachen. Ist der Einfluss der EU dann an der Stelle.Eher hilfreich oder eher problematisch oder eher beides.
Helmuth Trischler
JaWürde doch sagen wie immer beides. Äh insofern also natürlich auch zusätzliche Möglichkeiten eröffnet. Zusätzliches Geld und ich glaube die noch mal die Stärke Europas liegt in dieser,Geografie. Das ist eine ähm dass es eine Esar gibt, aber daneben unterschiedliche Formen der Kooperation, bilaterale Projekte, multilaterale Projekte. Wir haben jetzt äh vor.Vorher gesprochen von einem Europa, der einem nordischen Europa der Raumfahrt äh Kooperation. Man steht nicht nur die europäische Raumfahrt.Nur auf einem Bein, sondern sie hat multilaterale Möglichkeit, ein multivalente.Und äh und dazu kommt jetzt kommen die Initiativen der Europäischen Kommission. Sie haben zwei da zwei wichtigsten genannt und ich glaube, das ist die Stärke, das ist das ist dieses multiple Europa der Raumfahrt äh zusammenarbeiten.Und nicht.Nur den einen großen Player, der ist wichtig und der ist äh äh historisch äh dominant. Äh die ESA und äh ganz toll aufgestellt äh und doch gibt es äh komplementäre Programme. Das ist die Stärke Europas.
Tim Pritlove
Sind wir so ein bisschen schon fast in der Gegenwart angekommen. Das ist ja jetztgar nicht ihr äh Expertisen äh fällt, aber vielleicht auch mal so aus dieser ganzen äh Erfahrung der Geschichte heraus und wie sich das jetzt abgezeichnet hat.Was sind so die Chancen der europäischen Raumfahrt jetzt auch weiterhin gut mitzuhalten. Wir haben jetzt gesehen, dass die.Ganze technologische Entwicklung sich mittlerweile so konsolidiert hat, dass eben auch Firmen.Natürlich SpaceX zu nennen. Wir werden aber auch nochweitere Container glaube ich äh sehen in den nächsten Jahren, die noch stärker werden können, vielleicht auch in Europa.Gehe halt einfach diese ganze Abhängigkeit von Launching ähm ganz neu definiert, die hohe Zahl an Starts, die hohe Zuverlässigkeit, die Wiederverwendbarkeit von äh Raketen spielt ja eine große Rolle und jetzt steht Europaden Launscher Teil betrifft, der dann doch auch auf einmal wieder ein bisschen schlechter da. Ja, man hat Probleme mit der Ariane sechs, die Ariane sechs ist halt auch so einpolitischer Kompromiss gewesen, der so ja die einen wollten das und die anderen wollten das und dann kam man irgendwie da äh gerade auf dieser wichtigen Frankreich-Deutschlandachse nicht so richtig, dazu überein, zu sagen, lass doch mal die Wissenschaft machen, sondern es wurde eben nicht einfach die Wissenschaft äh äh,freigelassen und konnte tun, was sie für richtig gehalten hätte, was vielleicht auf ein anderes Design hinausgelaufen wäre und jetztvor der Situation, dass man mit der Ariane sechs quasi eine neue Generation hat, die eigentlich schon veraltet wirkt in dem Moment, wo sie das erste Mal starten.So und man hat auch jetzt grad nicht so den Eindruck, dass man so mit diesem Speed, den die Amerikaner äh da jetzt an den Tag legen, irgendwie nennenswert noch mithalten könnte. Das ist ja schon in gewisser Hinsicht auch eine Bedrohung dieser Eigenständigkeit.
Helmuth Trischler
Das alles richtig was sie sagen große Raumfahrt,äh Kramme und Projekte wie die Ariane sechs sind am Ende eben doch von Ressourcen nach von dem Zufluss von Ressourcen oder die Ressourcen kommen, äh nicht aus der Wirtschaft, die kommen aus der Politik. Die Raumfahrt ist eineund Trieben und staatsnah nach wie vor staatsnahe Technologie, auch wenn die Kommerzialisierung der Raumfahrt jetzt ansteht und viel darüber geredet wird und äh wir erleben's ja in diesen Tagen.Wochen und Monaten, äh wo es sozusagen jetzt amerikanische privatwirtschaftliche Unternehmen äh der der NASA-Konkurrenz machen und ihr das äh jedenfalls in der öffentlichen Resonanz äh den den Rang ablaufen, also die Kommerzialisierung der Raumfahrtist ja ein ähm ein ein historischer Prozess, ein Prozess, derseit Jahren diskutiert wird, ja Jahrzehnten diskutiert wird, ich erinnere mich an die an die neunziger Jahre, da hat man schon viel über Kommerzialisierung der Raumfahrt geredet und jetzt greift sie tatsächlich äh einmal und wir sehen's ja auf vielen Ebenen, nicht nur auf derauf der viel zitierten Ebene der Teflon-Pfanne et cetera, dass wir sozusagen Spin-Offaus der Raumfahrt im Alltag erleben, sondern eben auch sozusagen Missionen äh äh Weltraummissionen sozusagen plötzlich zugänglich werden, wenn auch.Nur für ein paar Superreiche äh Personen auf dieser Welt äh.
Tim Pritlove
Tourismus.
Helmuth Trischler
Der Tourismus, der dann auch so auch unter ökologischen Aspekten ziemlich fragwürdig ist. Aber vielleicht führt uns genau dieses Stichwortdann doch auch wiederum zu einer Stärke und zu einem profilgebenden Faktor EuropasGlaube in der Umweltforschung, in das Satelliten, den Satellitenmission, die äh äh das.Bewältigen äh was wir heute insbesondere brauchen, den Klimawandel zu bekämpfen et cetera, ist Europa steht Europa gut da und die sind die sind.Gleisigkeit, die ähm.Europa seit den 70er Jahren, seit der sozusagen ESA-Gründung gefahren ist, sowohl Trägerraketen zu konstruieren als auch in der in den in den Raum, in dem Weltraummissionen äh stark zu sein. Sei es jetzt für die ähkosmologischen äh also für die Kosmosforschung wichtigen Planet äh Planetenforschung oder und et cetera wichtigen ähm.Mission als auch die Erdbeobachtungsmission ähm äh zu betreiben und und hier ein Profil zu entwickelnmit äh mit der mit der Integration von äh außen ohne Witze, Forschung in den Max-Planck-Einrichtungen, äh Institut der Max-Planck-Planck-Gesellschaft et cetera. Das ist auch eine starke Europas oder das ist vielleicht,Europas jenseits der Kommerzialisierung geblieben und ich denke, äh in in der jetzigenKonstellation ja sozusagen Transformationskonstellation in der man uns hinten nämlich uns sozusagen im Zeitalter des Anthropozäns mit Planetaren Perspektiven bewegen zu müssen hin zu äh derder der Lösung der großen,Planetaren, Probleme, Klimawandel, et cetera, Biodiversitätsmonitoring ähm ist die ESA gut aufgestellt und ist Europa gut aufgestellt.
Tim Pritlove
Keinen besseren Moment äh hier das Gespräch zu beenden, Herr Tischler. Vielen, vielen, vielen Dank für die,ähm zur Geschichte der europäischen äh Raumfahrt und ich kann allen empfehlen, dass wenn jetzt hier im Mai die Ausstellung auch wieder äh eröffnet ist, dann äh auch mal hier ins deutsche Museum.Rein zu äh schauen. Ich werde die Gelegenheit sicherlich äh wahrnehmen, wenn sie sich dann äh neu bietet. Ja, um dann äh auch hier nochmal einen anderen Blick äh zu bekommen.
Helmuth Trischler
Darauf freuen wir uns.
Tim Pritlove
Ja. Vielen vielen Dank und vielen Dank fürs Zuhören bei äh Raumzeit.

Shownotes

Glossar


RZ097 Wettersatelliten

Die europäische Satellitenfamilie zur Messung der Wetterphänomene

Die europäische Organisation EUMETSAT ist der europäische Betreiber von Wettersatelliten und Datendienstleister für die Wetterdienste und die Wissenschaft. EUMETSAT steuert von seinem Stammsitz in Darmstadt die Flotte der Meteosat- und MetOp-Satelliten und ist im Rahmen des EU-Programms Copernicus auch Teil der europäischen Erdbeobachtungsmissionen. Wir sprechen über die Entwicklung der europäischen Wettersatelliten seit den 70er Jahren und die die heutige Flotte von EUMETSAT zur Beobachtung der Wetterlage, wie neue Systeme geplant und schrittweise eingeführt werden und welche zukünftigen Herausforderungen für die Wetterbeobachtung anstehen.

Dauer:
Aufnahme:

Cristian Bank
Cristian Bank

Wir sprechen mit Cristian Bank, Direktor für die Entwicklung neuer Satellitensysteme bei EUMETSAT über die Entstehung des Meteosat-Programms und der Geburt der EUMETSAT-Organisation.


Für diese Episode von Raumzeit liegt auch ein vollständiges Transkript mit Zeitmarken und Sprecheridentifikation vor.

Bitte beachten: das Transkript wurde automatisiert erzeugt und wurde nicht nachträglich gegengelesen oder korrigiert. Dieser Prozess ist nicht sonderlich genau und das Ergebnis enthält daher mit Sicherheit eine Reihe von Fehlern. Im Zweifel gilt immer das in der Sendung aufgezeichnete gesprochene Wort. Formate: HTML, WEBVTT.


Transkript
Tim Pritlove
Hallo und herzlich willkommen zu Raumzeit imüber Raumfahrt und andere kosmische Angelegenheiten. Mein Name ist Tim Pritlove und ich begrüße alle zur Ausgabe 97 hier bei Raumzeit.Wo äh ich weiterhin wild auf Reisen bin und heute hat mich der Weg nach Darmstadt geführt.Manche Leute schon denken, ja Darmstadt kennen wir schon. Nee, weit gefiel. Darmstadt hat ja noch eine ganze Menge mehr zu bieten, aber ich bin nur wenige Meter davon entfernt.Nicht im europäischen Raumfahrtkontrollzentrum, sondern ein paar Meter weiter beim Eumetsat.Und was das ist und was ist äh das alles so macht und kann und tut, darüber spreche ich jetzt mit Christian Bank. Hallo, herzlich willkommen bei Raubzeit.
Cristian Bank
Ja hallo, Tim, grüß dich.
Tim Pritlove
Ja Christian, du bist hier ähm bei ist die Organisation, die die europäischen,Satelliten betreibt. So kann man das, glaube ich, mal grob umschreibeneine äh etwas eigenständige äh Organisation, die so neben den ganzen anderen internationalen europäischen äh Organisationen in der Raumfahrt wie der ESO oder der ESA existierte nochmal so seinen ganz eigenen äh Kosmos äh macht.Bisher genau wofür zuständig.
Cristian Bank
Bin hier bei der Direktor für die Entwicklung von neuen Satellitensystemen.Das heißt, äh wir schauen in die Zukunft, was wir in Zukunft an Daten brauchen, definieren dann neue Satelliten und neue Instrumente und die entwickeln wir dann zusammen mit der europäischen Raumfahrtagentur.
Tim Pritlove
Mhm. Super. Bevor wir in die Zukunft gucken, würde ich ganz gerne ein bisschen äh in die Vergangenheit äh schauen. Deine konkrete eigene äh Vergangenheit. Was ähm hat dich denn auf diese Spur in die Sterne äh gebracht?Schon immer dabei gewesen.
Cristian Bank
Bin tatsächlich ein äh ein eingefleischter Raumfahrt-Nerd. Bin jetzt aber relativ spät erst zu dem Thema ähm meteorologische Satelliten gekommen,Mal angefangen äh in der Kindheit mit Astronomie und bin dann sehr schnell,und den Viking zu Mars gelandet und habe mich sehr dafür interessiert, warte zuerst in den astronomischen Raumfahrten der wissenschaftlichen Raumfahrt. Und ähm das habe ich eine ganze Weile sehr intensiv verfolgt,und bin dann aber bald nach dem Studium, als ich äh angefangen habe zu arbeiten,zur bemannten Raumfahrt gekommen. Damals war das Thema Spacelab und Space Shuttle ganz intensiv diskutiert in Deutschland.Und das hat mich dazu gebracht, ähm in die bemannte Raumfahrt hineinzugehen. Ich habe damals studiert bei Professor Ernst Messerschmidt in Stuttgart.Und das war ja ein früherer deutscher Astronaut, der damals aufs Spacelab geflogen ist und äh der hat mir sozusagen nochmal einen kleinen Schubs gegeben in die bemannte Raumfahrt. Ich habe dann sehr lange,mitgearbeitet an der Entwicklung der internationalen Raumstation an Kolumbus an dem Modul. Damals war ich in Bremen und ähm,Ja und dann von dort aus als das Kolumbusmodul gestartet war und lief an Bord der Raumstation,bin ich dann über verschiedene Stufen zum Beispiel Raketenweiterentwicklung der Ariane, aber auch äh bemannte Vehikel, ATV et cetera,dann schließlich hier gelandet und jetzt bin ich hier bei eben für die Entwicklung von meteorologischen Klimasatelliten zuständig.
Tim Pritlove
Ganz gut rumgekommen. Was war das für ein Studium Physik.
Cristian Bank
Nee, das war tatsächlich Luft- und Raumfahrttechnik.
Tim Pritlove
Raumfahrttechnik an der äh.
Cristian Bank
Uni Stuttgart in Vaying.
Tim Pritlove
Uni Stuttgart. Alles klar.Okay, aber dann doch schon äh ziemlich straight forward eigentlich in diesem Bereich äh reingegangen und ein bisschen über Pingpong dann letzten Endes hier äh gelandet.Ja die Wetterbeobachtung ist ja so ein bisschen so ein so so der Klassiker.Ähm unter den Raumfahrtenmissionen würde ich sagen, das ging ja schon relativ früh los. Und.Das Interesse am Wetter war ja auch schon immer groß. Nicht wahr? Also das ist ja so die eigentlich so die klassische Zukunftsvorhersage, ne? Also wenn man über die Zukunft redet, dann redet man irgendwie über das Wetter.Das ist das ist so das, was alle interessiert. Das ist natürlich auch einen praktischen Nutzen, auch über so den täglichen hinaus, ist es halt einfach auch fürAgrarindustrie sehr äh wichtig. Der Bauer hat's schon immer an den Wolken gesehen, wie es in den nächsten zwei Wochen wird, aber das Gefühl haben auf der einen Seite nicht anderer aller und man wollte ja dann auch äh etwas,Daten äh bekommen. Diese ganze Wetterbeobachtung istist wahrscheinlich so alt wie die wie die menschliche Zivilisation würde ich sagen, ne. Aber dass die Technik dortäh Einzug gehalten hat, ist ja eigentlich auch eher ein jüngeres äh Phänomen so. Ähm und es ist ja vor allem auch noch Technik, die ja das, was hier bei Omez hat, äh gemacht wird.Begleitet ja auch noch eine eine wichtige Rolle spielt, also Messstationen an den verschiedensten Orten, ähm Wetterballonsund jetzt weiß ich gar nicht, ob ich noch irgendwann eine ganz wichtige Basistechnologie an dieser Stelle äh vergessen habe, bevor es in den Orbit geht.
Cristian Bank
Also wenn wir Wetterstationen sagen, sind das natürlich die Stationen an Land, aber eben auch Bojen,Wir haben ja 70 Prozent der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt. Das heißt, dort haben wir Wetterstationen auf den Meeren. Leider nicht so dicht wie an Land. Und wenn wir äh in die Atmosphäre gucken, dann haben wir neben den Wetterballons zum Teil auch noch Höhenforschungsraketen.Aber das ist im Grunde genommen schon eine sehr gute Übersicht. Also äh die äh die Messinstrumente äh hier am Boden,die wir sehr kontinuierlich betreiben können und ablesen können,ähm die aber daran gebunden sind, dass letztlich ähm ja eine Verbindung irgendwo in Netzwerke besteht, dass wir die automatisieren können. Früher waren das einfach Barometer, Thermometer, jetzt sind das sehr komplexe Messstationen,und äh diese Systeme, die in die Höhe gehen, also in die Atmosphäre und versuchen Messdaten aus verschiedenen Höhenregionen der Atmosphäre zu gewinnen.
Tim Pritlove
Betreibt denn sowas? Auch?
Cristian Bank
Nein, da sind wir nicht engagiert. Wir konzentrieren uns tatsächlich auf die nächste Dimension dann, nämlich von oben runter zu gucken,von oben auf die Atmosphäre zu gucken und entweder äh auch Höhenprofile ähm zu gewinnen in der Atmosphäre oder eben die gesamte,gesamte Säule der Atmosphäre zu durchleuchten und ein Gesamtmesswert da zu bekommen.
Tim Pritlove
Was sind denn so die die Dinge, die heute gemessen werden? In an all diesen Orten, also Barometer, klar, Luftdruck hatten wir schon, Thermometer, die Temperatur, das sind so die die naheliegenden äh Dinge, äh Wind äh sicherlich äh auch.
Cristian Bank
Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit und so weiter. Ähm das sind alles äh Parameter der der atmosphärischen Physik, also der klassischen Thermodynamik,ähm die hier eine ganz große Rolle spielen, ähm wie sich die Atmosphäre lokal ähm aber auch auf auf äh größer räumigen Skalen, also äh Kontinentalweit bis eben zu global entwickelt.
Tim Pritlove
Und ähm ich hätte jetzt ich habe es deshalb gefragt, also ist ja klar. Da steht's äh ja schon im Namen, nicht weil hier geht's einfach äh primär um Satelliten. Ich dachte nur geradedass das vielleicht auch das Zusammenspiel mit diesen Bodenstationen zur Kalibration oder so der Satelliten auch jetzt nicht ganz unerheblich äh sein könnte. Ist jetztso eine Vermutung.
Cristian Bank
Ja, absolut. Doch doch, also das muss man äh ganz klar festhalten, dass äh man Satellitendaten nicht isoliert,irgendwie nehmen kann, sondern dass die Kalibrierung äh mit den,real gemessenen Daten hier am Boden ganz wichtig ist. Wir haben auch äh wenn wir einen Satelliten in Betrieb nehmen, da kommen wir vielleicht nachher noch drauf,sehr lange Kampagnen der Kalibrierung, wo wir die Instrumente an Bord des Satelliten abgleichen mit den Messwerten, die wir hier am Boden gewinnen, sodass wir sicher sein können, dass das, was wir über einer Messstation.Kommen, wo wir wissen, das ist der genaue Wert, dass das eben auch,Wert ist, wenn wir übers Meer fliegen, wo keine Messstation ist, wo wir also diese Kalibrierung nicht machen können, aber uns drauf verlassen können, dass der vom Satelliten gemessene Wert eben dort auch stimmt. Diese Kalibrierung ist ganz wichtig und ich denke auch, dass für die äh Meteorologen,Ähm viele, viele Daten in ihre Wettermodelle einfließen und insofern sind Satellitendaten eben nur ein Teil dessen.
Tim Pritlove
Als dann klar war, dass Satelliten äh eine gute Idee sind, weil man wollte ja natürlich von oben schauen und ich kann mich noch selber ganz gut dran erinnern, wie das so.Damals so losging im Fernsehen, in den siebziger Jahren, da war ich jetzt auch noch recht jung, aber irgendwiees fing halt irgendwie an, da war dann immer nur so eine Tafel,mit den Linien und ein paar Pfeilen und das war dann irgendwie so das Wetter. Und ich glaube dann so in den achtziger Jahren ging das dann irgendwie los. Dann hatte man halt immer diese Meteorosatbilder, so stand der auch drauf und das waren so dieseFür heutige Verhältnisse sehr äh verausschten Nebelwände, wo man so gesehen hat, soJa okay, gut, sind Wolken über Europa so. Vielmehr konnte man nicht rauslesen, aber das war ja dann schon auch so eine so eine so eine Technik kulturelle Revolution, die dann eben so langsam übers Fernsehen äh zuallen dann äh ausgespielt wurde. Zu welchem, wie hat sich denn das jetzt sozusagen äh.Entwickelt, wo fing äh äh das an, dass man gesagt hat, okay, wir müssen jetzt die Raumfahrt auch fürs Wetter benutzen.
Cristian Bank
Ähm also den den ersten Schritt haben dort tatsächlich die die Amerikaner gemacht, die äh schon in den späten 50ern und Anfang der sechziger Jahre,Tests gemacht haben, indem sie von Satelliten äh einfach Fotos,äh Wolken gemacht haben und dann äh versucht haben, die auszuwerten, hat damals natürlich diese Kette,vom Fotografieren des Satelliten bis hin zur Auswertung durch einen Meterologen relativ lange gedauert. Da war das Wetter dann schon eine Weile vorbei, bis das soweit war. Es konnte man also kaum wirklich zu einer Echtzeitauswertung nutzen.
Tim Pritlove
Es war im Prinzip überhaupt das der der erste Blick überhaupt mal von oben, den man überhaupt erst mal gewonnen hat, weil man saß ja bis dahin immer nur von unten und hatte wahrscheinlich gar keine Vorstellung, schon gar nicht darüber, wo sind denn überall immer gleichzeitig Wolken, kommen die nur manchmal oder.
Cristian Bank
Absolut und was kann man vor allen Dingen von oben sehen und was kann man nicht sehen? Ähm und dieses Verständnis dafür zu entwickeln, das war glaube ich auch erstmal sehr wichtig, wo sind die Möglichkeiten, aber auch die Grenzen dieser dieser reinen Fotografie.Und ähm 1967 hatte man dann den ersten Satelliten, der tatsächlich regelmäßig.Auch farbliche Bilder von oben gemacht hat aus dem geostationären Orbit, November 67 fingt es an und seitdem hat man solche Wolkenfilme.Ähm aus dem Orbit.Und als das sich herausstellte, dass das äh ein gutes Mittel ist, um zum Beispiel entstehende Stürme oder Wetterfronten zu erkennen, die großräumig sich entwickeln, hat man dann gesagt, gut, das brauchen wir operationell. Das ist eine gute Ergänzung zu unseren bodengebundenen Vorhersagen.Und hat dann ähm Anfang der 70er Jahre in den USA die ersten wirklichen dedizierten Wettersatelliten gehabt.Die Europäer haben sich das angeguckt, haben äh gesagt, das ist tatsächlich sehr, sehr hilfreich. Wir wollen das über Europa auch haben,amerikanischen Satelliten haben natürlich primär auf die USA und auf Nordamerika geguckt, bisschen auch auf Südamerika, aber Europa war eben nicht,vollständig abgedeckt, nur der Nordatlantik. Und darum hat Europa gesagt, wir brauchen ein System haben, was Europa komplett abdeck.Und so fing dann die Entwicklung der Meteorosatz an des ersten Meteosatz.
Tim Pritlove
Wie soll denn das technisch aus? Also der erste Sattel liegt, glaube ich, war dieser Tiros äh Satellit in äh sechziger Jahren.Ähm oder das war so ein so ein komplettes äh Programm von verschiedenen ähm Satelliten, die ja im Prinzip mit dem Ziel irgendwie mal Großwetterlage äh abzudecken, so entwickelt äh wurden. Was war das so für eine Technik? Womit hat man dann,überhaupt auf die Erde geschaut, weil so Liveübertragung, das war ja wahrscheinlich alles noch so analoge Funktechnik.
Cristian Bank
Ja? Ja, aber damals fing das tatsächlich schon an, dass man mit lichtempfindlichen Zellen, mit Fotozellen,ähm die Erde äh abgescannt hat. Ähm man hat also äh versucht äh tatsächlich äh die die die das Bild der Erde in elektronische Daten gleich in Messwerte zu übersetzen, also.
Tim Pritlove
Schon digitalisiert auch.
Cristian Bank
Ja, also nicht digitalisiert im heutigen heutigen Sinne, es waren schon analoge,Messwerte damals, aber die sind per Funk und dann auch in in sehr kurzer Zeit zum Boden gefunkt worden,um tatsächlich einzufließen in die realen Wettervorhersagen und das muss ja dann schon relativ bald passieren, ne? Sonst sagt man das Wetter von gestern voraus. Das ist nicht immer interessant,und äh und äh diese Kette aufzubauen, ja? Wie man möglichst schnell die Satellitendaten zum Boden und in die Vorhersage hineinbekommt. Das hat man damals ganz gut gelernt und das waren wirklich Wegbereiter von digitalen Kameras, wie wir sie heute kennen,von ja elektronischen Kameras einfach, die nicht mehr per Film Fotos machen und erst dann entwickelt werden muss.Und abgetastet werden muss, äh wie es bei den allerersten Satelliten der Fall war, ähm sondern dass man hier tatsächlich eine sofortige Umsetzung,Messung in einen elektrischen Messwert hat und den dann zum Boden funken kann. Und äh das war Voraussetzung dafür, äh dass wir dann die digitalen Kameras hatten und die die ähm äh Einbringung der Messwerte direkt in die Wettervorhersage-Modelle, wie wir das heute kennen.
Tim Pritlove
Und mit welchen Orbits äh fing das an? Also so ein so ein Orbit wie es die ISS hat, ist ja für Wetterbeobachtung,eher nicht so äh geeignet, weil man will ja mehr oder weniger immer den selben Bereich anschauen, aber so geosynchrone Satelliten gab's, glaube ich, zu dem Zeitpunkt auch noch gar nicht, oder.
Cristian Bank
Doch, das hat man dann auch relativ äh schnell ähm aufgenommen, dass man diese Satelliten äh in den geostationären Orbit gebracht hat. Wie gesagt damals in den in den späten sechziger Jahren,und äh dann ein zweiter Orbit, der noch dazukam, ähm war dann der Sonnensynchroner, der sogenannte Sonnensynchrone Orbit,der jeden,Ort in der Welt zur gleichen lokalen Zeit überfliegt und damit immer mit dem gleichen, mit den gleichen Lichtverhältnissen äh fotografieren kann. Das ist ganz hilfreich, dann muss man sich nämlich dieses Helldunkel-Wechsel zwischen Tag und Nacht nicht mehr rausrechnen, sondern hat dann an jedem Ort,ähm den gleichen Sonnenstand.
Tim Pritlove
Also ein polarer Orbit Nord-Süd äh über die Pole äh hinweg, aber quasi so in der Geschwindigkeit, dass man mit der Sonne mitzieht.
Cristian Bank
Genau, genau. Und diese beiden Orbits sind nach wie vor auch heute die wichtigsten Orbits, also der geostationäre, um eine Halbkugel permanent zu anzuschauen. Das haben wir mit Metoset hier für Europa.Äh und der Sonnensynchrone, der die ganze Welt abdecken kann, wo's aber eben ähm einen halben Tag dauert, bis man die gesamte Welt einmal abgescannt hat.
Tim Pritlove
Wo man auch die ganze Zeit Licht auf den Solarpanelen hat. Ist ja auch noch so ein so ein Nebeneffekt, genau. Das heißt mit fing es an und man hat dann relativ schnell gemerkt so oha okaybringt auch was. Also die Daten, die man da äh gewinnt,Was war denn das im Prinzip für Daten, die man gewonnen hat durch diesen reinen Videoblick? Weil es war jetzt quasi nur Licht im sichtbaren Bereich, wie wir das von unseren Augen her äh kennen. Was was lässt sich denn äh daran überhaupt ablesen?
Cristian Bank
Ähm ja, das waren tatsächlich erstmal reine Fotos. Es gibt also noch die Anekdote, dass die ersten Fotos, die dann von dem Meteorsatz zur Erde gesendet wurden,hier tatsächlich in Darmstadt ankamen, damals noch bei den Kollegen von der Isog,auf dem Bildschirm erschienen und dann mit einer Sofortbildkamera, mit einer Polaroid abfotografiert wurden und,Polaroid Foto wurde dann per Autokurier nach Offenbach gefahren, wo der deutsche Wetterdienst sitzt und dort von dem Meteorologen sozusagen angeschaut und dann interpretiert.Das waren so die allerersten Dinge und dann ist klar, aus diesen Art von Fotos kann man natürlich nur ganz begrenzte Informationen ziehen. Man kann sehen, wo große Wetterfrontenentlang laufen, ja? Wo sich äh Instabilitäten in der Atmosphäre entwickeln, wo große Sprünge in Temperatur,Dampfdruck et cetera sich ausbilden.
Tim Pritlove
Oder große Stürme, Hurricanes.
Cristian Bank
Das sind Dinge, die natürlich erst mal unterstützend wirken, weil eigentlich hätte man die Daten auch aus den Wetterstationen, äh aber man hat das Ganze bildlich noch mal vor sich und ich glaube, damals in den siebziger Jahren war es für die Meteorologen,Einfach erst mal wichtig, dass nebeneinander zu halten und zu.
Tim Pritlove
Korrelation herzustellen. So sieht es aus und so war's.
Cristian Bank
Was sagt mir das eine oder sagt mir das andere? Bei den Messwerten habe ich riesen Zahlenkolonnen oder eine Karte mit ganz vielen Messwerten, die eingetragen sind nomerisch. Bei dem Foto habe ich einen,visuellen Eindruck und als Mensch, als visuelles Tier, kann man aus so einem Bild ja nochmal ein bisschen mehr äh äh herauslesen,und äh das übereinander zu bringen, das war erstmal ein Lerneffekt. Heutzutage sind wir natürlich einige Schritte weiter. Das heißt, wir haben erstmal,in den elektronischen Bildern sehr viel stärkere ähm Granularität und sehr viel größere Feinheit der einzelnen Lichtwerte, wenn man so will,die kann man elektronisch verstärken. Das heißt, wir können jetzt nicht nur nur die großen äh äh Regenwolken sehensondern wir können tatsächlich auch Cyruswolken sehen, ganz feine Eiswolken. Wir können Wolken in verschiedenen Höhen sehen und damit auch interpretieren. Was sind das eigentlich für Wolken und was haben die für einen Einfluss auf das lokale Wetter?
Tim Pritlove
Man kann auch sehen, in welcher Höhe sie sind.
Cristian Bank
Ja, in welcher Höhe sie sind, ob sie aus Wassertröpfchen, aus Eiskristallen bestehen et cetera.
Tim Pritlove
Aber das lässt sich das schon rein visuell äh herauslesen oder.
Cristian Bank
Man aus den elektronischen Messwerten dann herausrechnen, indem man verschiedene Farben miteinander kombiniert. Das ist dann der nächste Schritt.Wenn wir ein Mehrfarbenfoto haben, sage ich mal, da also ein ein ein äh Bundfoto sozusagen.
Tim Pritlove
Also gefiltert.
Cristian Bank
Durch verschiedene Farbfilter. Dann können wir durch die Kombination dieser verschiedenen Farben bestimmte ähm Wolken besser hervorheben oder herausfiltern.Und dann äh daraus herauslesen, ähm ja, was das für ein Typ Wolken ist, woraus die bestehende Höhe die sind, was bis hin zur Frage, was für eine Temperatur die haben und so weiter und das liefert natürlich nochmal großflächig.Ganz viele zusätzliche Informationen, die sie aus reinen Bodenmesswerten in der Form so nicht haben.
Tim Pritlove
Anfang äh zurück. Also das waren jetzt so quasi die ersten Erkenntnisse aus äh natürlich jetzt noch nicht in dieser Feinheit, wie wir sie jetzt schon äh angedeutet haben, aber es war so klarbringt was so. Also Satelliten da oben zu haben, das das erweitert äh im wahrsten Sinne des Wortes den den Blick auf die Angelegenheit und ähm,nachdem man dann wahrscheinlich auch ein paar Jahre diese Korrelation durchgeführt hat und gesagt hat, okay, so sieht's aus. Das war, was wir da an Luftfeuchtigkeit, Luftdruck et cetera, Wind und so weiter hatten. Man sieht schon so erste äh Patterns und,noch nicht alles wissen, äh ist absehbar, dass umso besser man draufschaut, umso mehr wird man äh vorhersagen können und das hat ja dann dieses ganze Wettersatellitenprogramm beschleunigt,angedeutet. Irgendwann waren dann auch die Europäer so weit, die halt mit ihrer Raumfahrt ohnehin,ein wenig hinterher hingen und in den siebziger Jahren in dem Sinne noch gar keine wirklichen großen Missionen oder auch nur Strukturen äh,hatten. Wie fing das dann an, dass es so einen europäischen Move gab in diesem Bereich.
Cristian Bank
Also wir hatten schon in den 60er Jahren in Europa ja zwei Organisationen, die Eldo und die Esro,Die Ello hat damals den Vorläufer der Ariana versucht zu entwickeln, also eine eigene Trägerrakete.Ähm und die Esro hat damals die ähm ja die Satelliten, die Anwendungssatelliten, die Forschungssatelliten entwickelt und das ist der die beiden sind die Vorläufer der Esa.
Tim Pritlove
Also European Launcher Development Organisation, dafür steht äh Eldo. Das wurde dann später dann Ariane Spass und die European Space Research Organisation Esro und das war dann Isar. Mhm.
Cristian Bank
Genau, das das ging dann über in die Isar und äh die ist ja Anfang der 70er Jahre dann sozusagen entstanden aus der Zusammenführung dieser beiden,und äh da war das Thema äh Anwendung in der Raumfahrt ganz wichtig und da ist auch das äh das eigentliche Meteosat-Programm zuerst entstanden. Also die Esa hat dann einen ersten Prototypen entwickelt,basierend auf den Informationen und auf den Erfahrungen, die die Amerikaner mit ihren äh Satelliten schon gesammelt hatten,und hat sich überlegt, wie man das am besten mit europäischer Technologie ähm realisieren kann,Das waren dann, es war ein geostationärer Satellit, der spinnt stabilisiert war, das heißt, der hat sich wie ein Kreisel um sich selbst gedreht.Und konnte durch dieses Kreiseln mit einem Objektiv die Erde immer zeilenweise abtasten. Ne, bei jeder Umdrehung hat er eine Zeile abgetastet und konnte da dadurch sehr fein die Messwerte von äh von der Erdoberfläche dann abtasten.
Tim Pritlove
Man brauchte auch nicht so ein großes, breites Sensorfeld, wo man dann unter Umständen noch das Problem hat, dass die,einzelnen Messelemente alle unterschiedlich funktionieren, unterschiedlich gut funktionieren, dadurch dass man sich durchdreht und das mit einer Zeile abtastet hat man sozusagen auch wirklich zumindest auf einer Zeile auch immer dasselbe Eingabegerät in dem Moment.
Cristian Bank
Genau, also da hat man diese diese Fehler zum Beispiel nicht äh als Problem gehabt.
Tim Pritlove
Scanner im Prinzip. Genau.
Cristian Bank
Genau, ne. Der hat ein eine Scanachse war sozusagen der Drehende, der sich drehende Satellite. Es gab dann noch eine zweite Scannerachse, nämlich einen Spiegel, der hat also die Nord-Südrichtung,immer gekippt, ne. Das heißt, der äh die Zeile Ost-West war durch die Satellitendrehung gegeben und die Nord-Südablastung durch einen Spiegel. Und ähm,dadurch hat man also alle 30 Minuten sozusagen die äh die Seite der Erde, die man gesehen hat, die halbe Erdkugel komplett abgetastet. Und äh.
Tim Pritlove
Dieser Spin war eher langsam.
Cristian Bank
Ja, äh ich glaube, der Spinnen war, ich muss mal überlegen, irgendwas in Richtung fünfzehn Umdrehungen pro Minute oder so was in der Richtung oder zehn Umdrehungen pro Minute, irgendwas in der Gegend. Nageln Sie mich auf den Zahlenwert.
Tim Pritlove
Ich wollte jetzt nur wissen, ob das Ding wie irre sich dreht oder äh langsam so um sich herumschält.
Cristian Bank
Nein, nein. Also das das wiegt ja dann auch durchaus äh so seine zwei Tonnen, also den Kreisel, wenn der sich dann auch der Umdrehung dreht, dann hat er einen ganz guten Drehmoment.
Tim Pritlove
Und damit auch eine gute Stabilisierung.
Cristian Bank
Ganz genau. Ja und das System war eigentlich recht erfolgreich, sodass man gesagt hat, ähm das war der erste Meteott.
Tim Pritlove
Das war dann schon der.
Cristian Bank
Was da schon Meter satt, genau und da hat man gesagt, da möchte man gern mehrere davon haben, hat zwei, drei Nachbauten von diesem Satelliten erst mal gemacht, damit man kontinuierlichen Service aufbauen kann, ja, also es bringt ja den,Wetterdiensten wenig, wenn sie äh mal für zwei Jahre Messwerte haben und dann ist wieder für fünf Jahre kein Messwert. Also das ist äh nicht hilfreich, um,kontinuierlich die Wettervorhersagen zu verbessern, sondern es war klar, es muss ein kontinuierlicher Service sein.Darum schnell erstmal zwei Nachbauten von diesen Satelliten, die hat man auch gestartet in Betrieben und dann kam der Punkt, wie können wir das verbessern?Weiterentwickelte zweite äh Generation dieser Meteorosatz entwickelt. MSG Methous hat second generation.Und äh die fliegen tatsächlich bis heute. Der letzte Satellit wurde 2015 gestartet aus dieser Familie. Und die liefern heute uns die Wetterkarten, die wir äh im Fernsehen, in den Wetterberichten sehen.Und äh ja hat sich für Europa wirklich als äh sehr sehr positiv herausgestellt. Mittlerweile.Nicht nur die Amerikaner und die Europäer derartige Satelliten, sondern auch in Asien, gibt's Japan zum Beispiel, China, die haben auch solche Wettersatelliten, Russland ebenso. Und mittlerweile haben sich diese ganzen,Organisationen so weit abgesprochen, dass sie die Wetterdaten miteinander austauschen. Wir können also quasi permanent die Erde rundherum mit Wertesatelliten beobachten.
Tim Pritlove
Mhm. Ohne dass irgendeine Stelle jetzt nicht mehr abgedeckt wäre?
Cristian Bank
Ja genau, aus dem geostationären Orbit haben wir eine komplette Abdeckung der der Erde.
Tim Pritlove
Aussah der Pole oder.
Cristian Bank
Ja natürlich, das ist natürlich schwierig zu sehen vom geostationären Arbeit, der ist ja überm Äquator und da ist der Polen natürlich ähm ja nur noch.
Tim Pritlove
Aber es gibt ja dann auch noch die Polanobits, die müssten das ja wunderbar mitkriegen.
Cristian Bank
Ganz genau, dafür haben wir dann die Polarensatelliten. Aber ähm dadurch, dass die der größte Teil der Bevölkerung äh eben in einem Band von, ich sage mal, plus 70 bis minus.
Tim Pritlove
Antarktiswässer ist jetzt vielleicht mal interessant zum Nachschlagen irgendwann, aber so täglich braucht man das jetzt.
Cristian Bank
Ist ein ist ein Spezialthema, ist hat natürlich große Auswirkungen auch auf unser Wetter. Wie oft hören wir davon, dass Polarstürme nach nach Kanada und in die USA einbrechen und auch die Blizzards verursachen? Auch hier in Europa habenimmer wieder Kaltwettereinbrüche, das kommt von den Polregionen, deswegen ist das Wetter nicht völlig unwichtig,Müssen wir beobachten, insbesondere jetzt, wo die Eisbedeckung immer weiter abnimmt und dass immer größere Variabilität zeigt, dieses Wetter dort, aber es ist klar, dass äh,Für uns ist wichtig, der Nordatlantik, was kommt aus Afrika,auch was kommt ausm Norden und was kommt aus Sibirien? Also wir müssen aus allen Richtungen gucken und deswegen ist es für uns so wichtig, dass wir die Daten weltumspannend haben und mit allen austauschen können.
Tim Pritlove
Das heißt also sowohl die erste als auch die zweite Generation sind geosynchrone äh Satelliten gewesen mit äh eins bis weiß nicht sieben oder so, glaube ich, die ähm also die erste Generation war glaube ich bis sieben.
Cristian Bank
Waren erst eins bis drei und dann haben wir vier bis elf jetzt.
Tim Pritlove
Okay und es gibt aber auch schon eine dritte Generation.
Cristian Bank
Ja, das ist dann der Blick in die nahe Zukunft. Ähm die,Technologie gerade für die Kameras und für diese Scans, wie ich sie eben beschrieben habe, ja durch das Drehen des Satelliten, die hat sichWie wir alle wissen, in den letzten Jahrzehnten enorm weiterentwickelt. Wir alle haben jetzt Digitalkameras in den Handys, aber auch vorher hatten wir ja schon die normalen Filmkameras sind ja ersetzt worden durch Digitalkameras und das spiegelt ja nur wider, welche Technologie insgesamt verfügbar ist.Man hat auch für die Satelliten irgendwann mal gesagt, ähm es hat Vorteile, wenn wir diese geostationalen Satelliten nicht mehr als,sich drehende, spinnstabilisierte Satelliten machen, sondern tatsächlich als Dreiachsen stabilisierte Satelliten, die also tatsächlich immer mit dem Gesicht sozusagen, mit dem Kameraobjektiv auf die Erde schauen,und äh das ist zwar anspruchsvoller, was die Lageregelung angeht und auch was die Kameratechnik angeht, aber diese Technologie steht mittlerweile zur Verfügung und dann wiegen die Vorteile, die man aus so einer Konfiguration bekommt.Den höheren Aufwand aus, den man in die Kameras und in die Regelung stecken muss.
Tim Pritlove
So drei drin die ähm das halt einfach äh ausdrehen sozusagen.
Cristian Bank
Ja genau. Verschiedene Systeme, die den Satelliten stabil immer auf die Erde ausrichten, sodass also diese jetzt kommende Generation und wir sprechen hier tatsächlich von 202undzwanzig Ende 2022, also in etwa 15 Monaten,wird dann die dritte Generation der Meteorsatz starten MTG Meteorsat firth Generation. Das wären dann,drei Achsen stabilisierte Satelliten sein, aber das Prinzip ist wieder das Gleiche, die Erde kontinuierlich mit hoher Auflösung zu fotografieren und dort insbesondere sich zu konzentrieren auf alle Daten und alle Informationen, die für Wetter und Klimarelevant sind.
Tim Pritlove
Wie viele Meter sind denn jetzt grade gleichzeitig im Betrieb.
Cristian Bank
Wir haben ähm wir können sagen vier Satelliten im Betrieb, davon sind zwei ähm komplementär. Der eine Satellit konzentriert sich auf Europa.Der zweite Satellit ähm fotografiert quasi die Halbkugel, die man vom geostationären äh Orbit aus sieht.Dritter Satellit liefert einen Backup-Service.Und ein vierter Satellit ist über dem indischen Ozean, das heißt dort haben wir die Region, die wir mit unseren Meteorsatz abdecken, bisschen weiter nach Osten noch verschoben und können also bis in den indischen Ozean und auch bis über Sibirien hinaus äh die Wettersysteme beobachten.
Tim Pritlove
Das Backup ist im Backup für welchen für für die also entweder oder, weil der also weil der Fokus sozusagen kann angepasst werden. Worauf man genau schaut.
Cristian Bank
Ja und wir haben auch durch diese verwendete Kameratechnik an Bord der Satelliten gibt es immer mal wieder Auszeiten, also die Kameras müssen immer mal wieder,sozusagen nachkalibriert werden, brauchen mal eine Ruhepause, gerade dieser sich kippende Spiegel, den ich vorhin erwähnte, der die Nord-Süd-Ausrichtung macht. Dieser Mechanismus ist äh,bisschen pflegeintensiv. Ähm und der braucht Auszeiten.Das Jahr. Und damit man in der Zeit eben nicht die Daten verliert oder sagt, man hat jetzt gerade keine Satellitendaten für die Wettervorhersage, dann kann man diesen Backup-Sattelliten nutzen, der dann sozusagen heiß renontant einspringt.
Tim Pritlove
Wie lange dauert das, wenn jetzt so angenommen ist gäbe jetzt einen Fehler? Also angenommen, es gäbe jetzt mal so richtig Error, ist ja vielleicht auch schon mal passiert, äh wie schnell kann man auf den anderen dann umschalten?
Cristian Bank
Das geht innerhalb von och ich würde mal sagen wenigen Stunden, ja, das sind ein, zwei Stunden. Ähm und dann muss natürlich die Maschinerie erstmal wieder synchronisiert werden. Aber die Technik an sich steht eigentlich, die ist heiß redundant, die steht eigentlich zur Verfügung.
Tim Pritlove
Und warum gibt's jetzt noch diesen Blick auf den Indischen Ozean?
Cristian Bank
Ähm erst mal gibt's ähm natürlich äh den den Punkt, dass wir ähm,ja, wenn wir von Deutschland aus schauen, wir haben im Indischen Ozean keine großen Interessen, ja, das interessiert uns nicht so wesentlich, aber wir haben ja als auch Frankreich und Großbritannien als Mitgliedslander zum Beispiel.Und da gibt es durchaus äh sowohl in der Karibik, deswegen eine Ausdehnung nach Westen, als auch im indischen Ozean äh französische und britische Inseln und Gebiete, Territorien,die einfach von diesen nationalen Wetterdiensten auch mit Wettervorhersagen versorgt werden müssen und darum ist äh die Abdeckung mit Satellitendaten auch in Richtung Indischer Ozean wichtig.
Tim Pritlove
Stimmt, dass Europa größer ist, als man manchmal so denkt, da muss man nur auf die Banknoten drauf schauen. Da sind die nämlich alle eingezeichne.
Cristian Bank
Die ganzen Inseln, genau. Und dann dürfen wir nicht vergessen, das muss man einfach auch sagen, dass das Thema Flugwetter ja ein ganz wichtiges Element der Wettervorhersage ist.Und äh Flugwetter,ja wissen wir, dass es auch Richtung äh Afghanistan äh ein wichtiges Thema war auch für die für die Bundeswehr, aber natürlich auch für die anderen,Länder, die dort im Einsatz beteiligt waren, das heißt, dort vorhersagen zu können, wie die Routen äh aussehen, aber eben bis in den Indischen Ozean hinein,und auch die Unterstützung nicht zu vergessen der afrikanischen Wetterdienste, die ja auch vom indischen Ozean stark betroffen sind. Das waren alles Elemente zu sagen, wenn wir in Satelliten übrig haben,Der funktioniert noch, dann schieben wir den mal in Richtung Indischen Ozean und können so die die Abdeckung ausdecken.
Tim Pritlove
Der war noch über.
Cristian Bank
Der hat länger funktioniert, als wir das ursprünglich gedacht haben. Wenn wir.
Tim Pritlove
Älteste von den Vieren. Genau. Mhm.
Cristian Bank
Genau. Wenn wir jetzt nur drei Satelliten hätten, dann würden wir wahrscheinlich den indischen Ozean nicht in der Form abdecken können,Ähm aber das ist einfach möglich dadurch, dass die die Satelliten in ihrer Grundfunktion einfach sehr stabil und langlebig sind und darum konnten wir diese diesen Bereich der Abdeckung weiter ausdenken.
Tim Pritlove
Einer von den vieren noch aus der ersten Generation.
Cristian Bank
Nein, die erste Generation ist nicht mehr da, es sind alles zweite Generationen.
Tim Pritlove
Die ähm.Dritte Generation. Also was hat sich jetzt so technisch wenn man jetzt mal erste auf zweite, zweite auf Dritte sieht so an den Instrumenarien?Nennenswert verändert,Also erste haben wir ja schon besprochen. Im Prinzip eine Abtastungszelle und ist ja gar nicht mal eine ganze Reihe, wie ich vorhin gesagt habe, ist ja eigentlich nur ein Punkt sozusagen mit dem Spiegel äh und mit der Rotation des Körpers. Das PrinzipIst aber auch noch bei der zweiten Generation beibehalten worden. Man konnte wahrscheinlich nur höher auflösen, feiner gucken.Ist die zweite Generation auch eine reine optische Beobachtung oder wird da auch aus im Infrarotbereich äh empfangen, was.Die Unterschiede.
Cristian Bank
Also ein wesentlicher wesentliche Weiterentwicklung der Kamera für die zweite Generation war dann tatsächlich, dass ein größerer Frequenzbereich ja, also mehr Farben ähm vermessen werden konnten.Ähm da sind wir auf wesentlich mehr äh Frequenzbänder bis in den Infrarotbereich hin hineingegangen,und äh der Infrarotbereich ist gerade sehr wichtig für das Thema Wasserdampf in der Atmosphäre. Also man kann ähm.Nicht Wolken, die sind ja optisch gut zu sehen, ja, das sind ja quasi Tröpfchen von Wasser in Atmosphäre, sondern man kann den Wasserdampf,in der Atmosphäre besonders gut im Infrarotenbereich sehen,und das ist sozusagen das versteckte Wasser in der Atmosphäre, was dann später zu Wolkenbildung führen kann unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen, deswegen war das für die Meteorologen wichtig, eben auch Informationen über die Verteilung des Wasserdampfes und die Sättigung,der Atmosphäre mit Wasserdampf zu bekommen. Das war eine große Weiterentwicklung und bei der dritten Generation, bei MTG,haben wir jetzt wieder eine Erweiterung der Frequenzbänder, das heißt, wir können feinere Bänder,anschauen. Die sind schmaler geworden, schmalere Frequenzbänder, wir können also stärker differenzieren zwischen den unterschiedlichen Komponenten und den unterschiedlichen Wolkentypen.Es geht stärker in den Bereich des Infraroten hinein,aber die Auflösung, also die Pixel äh Auflösung der Bilder ist sehr viel feiner. Wir haben eine höhere Auflösung jetzt durch die neuen Satelliten.
Tim Pritlove
Wie war's vorher? Wie ist es dann?
Cristian Bank
Na ja, wir waren vorher, glaube ich, im Bereich und jetzt nageln sie mich nicht auf die Zahlen fest, irgendwo im Bereich von zehn, zwölf Kilometer am Boden, für einen Punkt. Wir kommen jetzt in den Bereich von, ich glaube, um die vier Kilometer.
Tim Pritlove
Mhm. Aus 36.000 Kilometern Entfernung.
Cristian Bank
Ganz genau, das muss man sich klar machen, ja, das ist also schon sozusagen die Fliege auf der Nase des äh 1hundert Meter-Läufers, der ins Ziel kommt, während man selbst noch im Startblock steht, sogar.
Tim Pritlove
Wie viel Pixel, also ist es dann also ähm die Zweiten haben immer noch dieses Rotations Prinzip. Ähm das heißt, es ist halt eigentlich nur eine einzige Dichtzelle, die äh diese Punkte aufnimmt.Oder sind das auch schon mehrere, um diese Pixel zu erzeugen.
Cristian Bank
Nein, das ist im Prinzip eine Abtastung von einem von einem Punkt am Boden, der aber, weil wir verschiedene Farben anschauen, mehrere Detektoren ja äh.
Tim Pritlove
Okay, also das Licht von einem Punkt wird genommen und dann in verschiedenen äh Objektiven aufgebrochen und äh separat quasi ausgewertet.Man kriegt so mehrere Informationsaksen pro Punkt, aber trotzdem schaut sich der Satellit streng genommen zu einem zu einer Zeiteinheit, immer nur einen einzigen Punkt an. Wie lange schaut der so üblicherweise auf so einen Punkt?Also mit der Rotation und der Abtastung, mit dem Spiegel.
Cristian Bank
Dass er sich dreht, muss er ja immer sehr kurze Aufnahmen machen. Es würde ja die Information verschmiert werden über die Punkte. Also das sind dann tatsächlich so wie wir das kennen auch von von Aufnahmen auf der Erde.
Tim Pritlove
Millisekunden.
Cristian Bank
Ja Millisekunden äh ist, glaube ich, dann sehr wenig, aber ich glaube.
Tim Pritlove
Zehnte? Okay.
Cristian Bank
Bereich genau in der Richtung und äh mit der neuen Generation da haben wir jetzt tatsächlich ein Sensorfeld,was dann äh die Erde nach und nach abtastet. Also es wird immer noch,äh quasi die Erdoberfläche Stück für Stück abgetastet. Ähm und äh das passiert jetzt aber für für Felder.
Tim Pritlove
Für viele Pixel sozusagen gleichzeitig. Also man hat so eine Matrix und wie groß ist diese Matrix? Wie viele Punkte werden da aufgenommen.
Cristian Bank
Das kann ich Ihnen gerade auswendig nicht sagen.
Tim Pritlove
Hunderter, tausende Bereiche, also sind das nur sie jetzt ein paar mehr oder ist es gleich was ganz Großes?
Cristian Bank
Ähm nein, also wir haben ähm zum Beispiel äh die Abdeckung des des oberen Viertels der Erde,die passiert ja kann man sagen ganz grob über,rund 40 Felder, die wird in rund 40 Felder aufgeteilt und äh das heißt ein so ein Feld ist dann in der Größe ungefähr. Hm, das sind,Ich glaube, wenn mich alles täuscht, so hundertsechzig mal hundert1sechzig Pixel pro Feld, die dann aufgelöst werden.Also die die Pixelzahl an sich ist da nicht so entscheidend wie bei,Fotoapparaten, die wir hier auf der Erde verwenden, sondern die Sensibilität der Pixel, die Genauigkeit, der Messwerte und natürlich die Auflösung in die verschiedenen Spektralen-Bereiche, die wir erreichen können.
Tim Pritlove
Ist ja, ist ja auch so dieser alter Pixel-Mythos auch bei Kameras. Lange Zeit gab's so diese Wahrnehmung. Eine Kamera ist automatisch dadurch besser, dass sie irgendwie mehr Pixel aufteilt, aber das heißt ja dann auch immer, es fällt weniger Licht auf den Sensor und dasdass die Messungen dann äh ist oder länger belichten muss, um überhaupt erstmal ein akzeptables Ergebnis zu bekommen und wenn man jetzt hier soTime constraint äh ist, also quasi das Ding rotiert sich halt einfach, man will da drauf schauenIst es ja sinnvoll, möglichst große Pixel zu haben oder in dem Fall, wo man eben viele, wenn man noch mal so eine Unterteilung hat, sollten die natürlich alle einzeln auch äh groß äh sein.Aber äh ja können dann eben trotzdem daswahrscheinlich nochmal etwas differenzierter betrachten und man kann mehr Nuancen äh nochmal äh aus diesem.Aus diesem virtuellen großen äh Pixel herausziehen.
Cristian Bank
Mhm. Ja genau. Also deswegen ist nicht so sehr die hohe Pixelanzahl für uns relevant, sondern mehr, wie gesagt, die Qualität.
Tim Pritlove
Genau. Wie wie genau ist das? Wie viel Licht macht das? Ist das äh Technologie, die dann auch hier entwickelt wird oder wer baut diese Satelliten? Designt, diese.
Cristian Bank
Also wir haben tatsächlich zwei große Gruppen ähm zur Industriegruppen, die äh in Europa in der Lage sind, solche Instrumente zu entwickeln.Das eine ist eine äh es sind beides deutsch-französische Industriegruppen.Und ähm tatsächlich wird äh wird hier, wenn die Metrosatz,äh von einer äh der Gruppen äh entwickelt. Da sitzt äh die französische äh das französische Unternehmen in Cannes an der Mittelmeerküste und das deutsche Unternehmen sitzt in Bremen.Und äh die entwickeln gemeinsam diese Satelliten und auch die Instrumente, die beiden Hauptinstrumente, also diese Kameras, die auf den Satelliten sitzen.Und äh das ist äh natürlich mit vielen Komponenten aus vielen europäischen Ländern, ja, also das äh wird nicht alles im im eigenen Hause entwickelt. Da werden bestimmte Sensoren, bestimmte Teile der Optik,die Filter, die Beschichtung der Filter et cetera, werden also in vielen Ländern dann jeweils äh entwickelt und und zugekauft,einige Teile kommen tatsächlich auch insbesondere, was die Beschichtung von Filtern angeht und von von Strahlteilern, wie man sie nennt, kommen zum Teil auch aus den USA, aber der Anteil der USA der US-Technik ist,immer weiter runtergegangen. Also wir sind mittlerweile in Europa kann man sagen weltweit ähm,unter den Führenden, ich sage nicht immer, wir sind führend, das klingt dann immer so so blasphemisch, aber wir gehören zu den führenden Regionen.
Tim Pritlove
Der Spitzengruppe mit.
Cristian Bank
Da können brauchen wir uns nicht zu verstecken von niemandem, auch von den Amerikanern nicht, dass wir derartige Instrumente sehr gut in Europa entwickeln können mit nahezu allem, was wir dazu brauchen.
Tim Pritlove
Wie läuft denn das konkret ab? Äh können ja mal diese dritte Generation nehmen, weil das ist ja jetzt im Prinzip genau das, was in Betrieb genommen wird. Ähm,Gut, solche Wünsche und äh Vorstellungen, was man dann in einer nächsten Generation mal so machen könnte, das ist ja wahrscheinlich so ein permanenter Vorgang und äh man sitzt jeden Tag da und denkt sich, hätten wir nur ig so ne?Dann aber ab wann hat sich das dann konsolidiert. Also wenn die jetzt nächstes Jahr starten, wann.Hat dieses Design konkret das Design dieser dritten Generation begonnen und mit wem wer spricht sich da jetzt erstmal mit wem darüber ab, was man eigentlich will? Wer macht dieses Anforderungsprofil?
Cristian Bank
Das ist ein ganz wichtiges Verfahren im Vorfeld, bevor man überhaupt anfängt, irgendeine Schraube,an so einem Satelliten zu entwickeln. Das ist tatsächlich ein ganz intensiver Dialog zwischen den Meterologen und Klimaforschern und allen denen, die diese Daten später nutzen sollen.Und uns Ingenieuren hier. Dazu sind sozusagen unsere Experten hier bei äh insbesondere auf der Instrumentenseite wichtig,Und wir haben dort einen sehr intensiven Dialog, um erstmal rauszufinden, was möchtet ihr denn gern an Daten, in welcher Genauigkeit, in welcher Wiederholrate.Über welchen Zeitraum überhaupt haben, damit es euch hilft.
Tim Pritlove
So permanente Arbeitsgruppen oder macht man das eher über so Konferenzen, dass man sagt, so jetzt treffen wir uns mal und dann müsst ihr mal eure Anforderungen vorlegen und dann sprechen wir mal drüber.
Cristian Bank
Also es gibt natürlich permanente wissenschaftliche Beratergremien für alle Missionen. Ja die gucken sich das an und schauen, was man aus den Daten alles rausholen kann. Auch während die Missionen schon fliegen.Auch die heutige zweite Generation an Meteorosatzhat ein enormes Potenzial noch in ihren Daten. Durch die Langfristigkeit, durch die Stabilität, durch die Genauigkeit der Daten wird sie immer wichtiger, nicht nur für Wettervorhersage, ja, das war dann ja vielleicht schon gestern.
Tim Pritlove
Vor allem für Klimaentwicklung.
Cristian Bank
Für Klimaentwicklung und da wird immer mehr ausgewertet, auch aus den früheren Wetterdaten, die wir zum Glück abgespeichert und archiviert haben, die wir jetzt wieder vorholen können. Wir können also rückwärts rechnen,Ja und vergleichbare Situationen vor ein paar Jahren betrachten und dann schauen, wie sich das langfristig ändert. Also insofern gibt's diese wissenschaftlichen Beratergremien permanent. Natürlich. Aber.Sobald wir sagen die die laufende Generation der Satelliten,kann demnächst abgelöst werden durch eine neue Generation, dann machen wir sozusagen nochmal einen konkreten Aufpunkt,für die Wissenschaftler, Meteorologen, Klimaforscher et cetera und sagen so und jetzt fassen wir das mal zusammen. Jetzt schreiben wir das mal fest, denn wie Sie schon gesagt haben, es geht natürlich permanent die Entwicklung weiter, der Wissenschaft, aber muss irgendwann einfach mal auch festschreiben,was man in den Satelliten äh realisieren möchte, sonst hat man eine permanent veränderliche Basis auf der Basis kann man keine Instrumente entwickeln, ja? Irgendwann muss man mal sagen so, das ist es jetzt und das versuchen wir zu entwickeln.So und in diesem Prozess gibt es ein wichtiges Dokument. Das ist das Endnutzer äh Anforderungsdokument.Da steht drin, was der Satelliten alles an Daten liefern können soll.Und das ein kontrolliertes Dokument. Das ist mit den Wissenschaftlern abgesprochen. Das wird auch immer wieder äh reviewt.Und durchgeprüft, aber das dient als Basis für die Entwicklung der der Instrumente.Und das ist jetzt für die neue Generation, für MTG hat man das so zweitausendacht, zweitausendneun, zweitausendzehn,ähm zusammengeschrieben und festgeschrieben und das dient seitdem für die Entwicklung der Instrumente. Ähm dann gibt's erstmal.
Tim Pritlove
2008 hat man im Prinzip angefangen, die erste Spezifikation für die neue Generation zu machen.
Cristian Bank
Genau und dann gibt's einen Ausgleich natürlich äh und Absprachen mit vielen Kreisen an Wissenschaftlern. Äh auch die müssen sich ja erst mal ein gemeinsames Bild machen. Man kann nicht alles realisieren. Manche Werte muss man dann leider wieder aufgeben, weil's nicht realisierbar ist.Ähm die Instrumente ähm können ja auch äh wie gesagt, ergibt ja einen begrenzten Platz auf so einem Satelliten, ja, es können auch nicht alle möglichen Instrumente drauf. Von daher dieser Auswahlprozess ist schon relativ langwierig.Aber das geht dann quasi als Anforderungsdokument in die Industrie und dort wird gesagt, wir brauchen ein Instrument, das Folgendes kann.Wir brauchen einen Satellitensystem, ja, mit der Übertragung der Daten zum Boden, mit der Auswertung der Daten, mit der mit der Prozessierungssoftware und so weiter, die diese Daten innerhalb von einer Zeit X.Durchrechnet und den Nutzern zur Verfügung stellt. Auch das ist ja ein wichtige Anforderung, wie schnell die Daten beim Nutzer sein müssen und das ist bei uns eine der treibenden Kräfte hinter unserem System.Innerhalb von einer halben Stunde zum Beispiel die Satellitendaten beim Nutzer haben möchten.
Tim Pritlove
Wie bei der Isar, wurde erst mal gesammelt wird und dann kriegen das dann irgendwann die Wissenschaftler und dann denke ich mal ein paar Monate drüber nach, sondern hier liegt der Wert einfach in der Echtzeit äh Weiterleitung.
Cristian Bank
Ja natürlich, also wenn man eine eine eine Supernova äh beobachtet, ja und auswertet, was da passiert ist, dann ist es egal, ob das in diesem oder im nächsten Jahr passiert oder in fünf Jahren, das ist ganz klar. Aber bei Wetter kommt's eben drauf an, das Jetzt zu machen.Klima ist wieder eine andere Geschichte,Klima kommt auf die Stabilität und die Archivierbarkeit der Daten an. Das heißt, wir müssen sie wiederfinden und sie müssen auch in einer gleichbleibenden Qualität abgespeichert werden, sodass man sie auch nach ein paar Jahren wiederfindet und hervorholen kann und nachberechnen kann.
Tim Pritlove
So, zweitausendacht ging's los, ähm dann wurden irgendwann die bauenden Unternehmen beauftragt, dann wurde halt gesagt, so hier, das hätten wir gerne, dann haben die kurz drüber gelacht wahrscheinlich und gesagt soschön wär's, aber hier folgende Konstrains und Geld und Größe und Gewicht und was nicht alles, äh dann ist das wahrscheinlich dann so ein äh fortwährendes hin und her und dann sagt man ja okay, gut, dann äh haben wir's hier vielleicht ein bisschen übertrieben, aber wie wär's denn damit und dann findet man irgendwo so den Kompromisswann sind dann die wann ist dann diese Generation quasi technisch abgesegnet worden? Wann stand das Profil fest? Was man jetzt genau bauen möchte.
Cristian Bank
Ja, das war so zweitausendvierzehn, zweitausendfünfzehn,durch diesen Prozess durch. Da spielt ja die die europäische Raumfolgeagentur, die ESA, eine ganz wichtige Rolle, weil das die Spezialisten sind, die dann sicherstellen können, dass so ein Satellit unseren Instrument tatsächlich auch entwickelt werden kann.Wir haben zwar die die Spezialisten, die die Anforderungen der Meteorologen in eine Anforderung an Instrumente übersetzen können, ja? Also diese Interface, das bilden wir.Aber wie man ein Instrument so qualifiziert, dass es im Weltraum auch zehn Jahre hält und funktionieren.
Tim Pritlove
Auch nur den Staat überlebt.
Cristian Bank
Staat überlebt und so weiter. Das sind wieder andere Experten, das ist auch eine Spezialdisziplin von Raumfahrtingenieuren,haben wir hier nicht nochmal dupliziert, weil die gibt's ja schon bei der Isar. Man hat von Anfang an gesagt, das ist dann der Punkt, wo wir an die Isar übergeben, sozusagen, die kriegen dann von uns,Ein Mandat.Für uns diese Satelliten zu entwickeln. Und das macht die Isar. Wir sind da in engen Kontakt. Wir machen auch permanent äh haben wir haben wir unsere Meetings und und äh informieren uns gegenseitig, ähm wie die Anforderungsseite, aber auch die,Satellitenentwicklung vorwärts geht und dann übergibt die Esa, die fertig entwickelten und gebauten Satelliten an uns,sodass wir sie dann starten und betreiben können. Das ist dies Zusammenspiel zwischen Eumelsad und Esa. Deswegen sind wir da natürlich äh nicht ganz so äh bekannt und vielleicht auch nicht ganz so technologisch,äh berühmt wie die Isar, die solche Satelliten entwickeln kann, aber äh das ist eine ganz wichtige Zusammenarbeit. Ohne die könnten wir auch nicht existieren.
Tim Pritlove
Das heißt, die ganzen Satelliten gehen dann vermutlich auch irgendwann mal zum Estech nach Holland, um dort äh ihre finale Absiedlung zu erhalten, bevor sie dann.Was immer gelauncht werden, äh werden alle Meteorosat Satelliten mit äh Ariane-Systemen gestartet.
Cristian Bank
Also die die Satelliten heutzutage hat man das tatsächlich glücklicherweise so, dass die,Industrie, die sie entwickelt ähm dann auch testen kann endgültig testen kann und äh sie gehen dann direkt vom Hauptauftragnehmer, also in diesem Falle aus Cannes oder aus Bremen,auf dem Schiff und werden von dort nach verschickt, also in Französisch-Guyana.
Tim Pritlove
Kommen nicht nicht ins und werden da nicht nochmal auf Herz und Nieren.
Cristian Bank
Die nicht mehr, die nicht mehr. Es gibt andere Satelliten, die werden immer noch in Asdak getestet, aber die dann nicht mehr.
Tim Pritlove
Mhm. Okay.
Cristian Bank
Und ähm die werden dort tatsächlich mit einer Ariane gestartet, ja. Also die Meteorosatz sind äh bis jetzt alle mit einer Ariane gestartet worden.Wir haben für die Sonnensynchronensatelliten, das ist ja eine andere Familie, ja die niedrig Fliegenden äh Satelliten, die diesen polaren Orbit haben.
Tim Pritlove
Noch gar nicht so erwähnt haben.
Cristian Bank
Noch gar nicht erwähnt. Genau, die fliegen dann auch mit einer Rakete, das ist eine etwas kleinere Rakete, die müssen ja nicht ganz so hoch. Ähm aber die Großen.
Tim Pritlove
Aber auch in Corona, ne.
Cristian Bank
Auch von Corona, ja. Die Großen zum geostationären fliegen alle mit der Ariane.
Tim Pritlove
Ariane fünf oder Ariane sechs?
Cristian Bank
Noch Ariane fünf. Gibt ja noch keine Ariane sechs, aber wir sind natürlich ganz gespannt drauf. Ähm aber auch hier wieder, da wir natürlich unsere Satelliten gern auch heil in den Orbit.Möchte man nicht auf den ersten Ariana sechs Start. Wir gucken uns das zwei-, dreimal an und dann nehmen wir einen, der der nachfolgenden.
Tim Pritlove
Der funktioniert. Wir nehmen den, der funktioniert. Ähm,Grade schon äh erwähnt, jetzt haben wir also viel über diese Meteorosat-Generation gesprochen. Die erste, die alles begonnen hat, die zweite, die derzeit die Realität darstellt und die Dritte, die quasi alles nochmal viel äh toller und schöner und bunter macht.Trotzdem gibt's noch diese zweite Serie der Low Orbit, Polar äh Sonnensynchronen äh Satelliten. Die laufen hier unter mit.Seit wann gibt es die und inwiefern ergänzen die jetzt das Spiel?
Cristian Bank
Ja, das sind ähm Satelliten, die ja aufgrund ihrer Umlaufbahn nicht,Eine Halbkugel der Erde permanent im Blick haben, sondern die quasi einen Streifen, den sie gerade überfliegen, vermessen und die erst durch die,Durch das Überfliegen der Erde und durch die Rotation der Erde drunter durch quasi im Laufe eines Tages dann die ganze Erde abdecken können.Und das ist eine Ergänzung dahingehend, dass wir hier ein europäisches System haben, was tatsächlich die Wetter-und klimarelevanten Daten weltweit,messen kann. Die machen das aufgrund ihres Orbits immer morgens um neun Uhr dreißig, also an jedem Ort,der Welt bekommen wir sozusagen die Daten für 9 Uhr dreißig morgens, die Amerikaner haben eine andere Umlaufbahn, die Chinesen haben auch solche Satelliten, die haben wieder eine andere Zeit, sodass man in der Kombination,wieder international der verschiedenen äh sich ergänzenden Satellitensysteme ein Bild der ganzen Welt zu verschiedenen Uhrzeiten am Tag bekommt.Das ist natürlich ähm eine eine interessante Ergänzung.Der zweite Punkt, der ähm hier ergänzend wirkt ist, dass diese Satelliten in der Höhe von,800 bis 1000 Kilometern fliegen, nicht in 36.000 Kilometer Höhe und das macht schon einen Unterschied, auch in der Auflösung der Messwerte auf.Wir haben also hier eine eine höhere Auflösung in diesem Streifen, der da vermessen wird,und wir können auch noch ganz andere Parameter messen, auch äh Luftbestandteile, nicht nur wetterrelevante Daten, physikalische Daten wie Luftdruck, Feuchtigkeit, Temperatur et cetera, sondern wir können hier auch,Stickoxide, Kohlenmonoxid, Schwefeloxide und so weiter. Also atmosphärische Bestandteile messen. Wir kann Aerosole, also Staub in der Atmosphäre vermessen, zum Beispiel aus Vulkanausbrüchen, aber auch von Industrieaktivitäten.Da kommen dann plötzlich Luftqualität Aspekte mit hinein. Und das ist ganz wichtig, um,ähm auch über das Jahr eben die die Qualität der Luft in Europa in Ballungszentren zum Beispiel, das Mikroklima in städtischen Ballungsräumen,ähm äh auswerten zu können,auch Maßnahmen zum zur Sicherung der Luftqualität oder zur Verbesserung der Luftqualität können dadraus abgeleitet werden und man kann überwachen, ob die tatsächlich umgesetzt werden und was die bringen. Das ist nochmal eine eine ganz andere Dimension, die hier mit hineinkommt.
Tim Pritlove
Das Flugwetter durfte an der Stelle eine Rolle spielen, da wird man ja immer ganz hellhörig, wenn man einen Vulkanausbruch äh hört, wir erinnern uns ja alle noch an den Ausbruch äh des oder aus sprechlichen Vulkans in äh Island, der Name, der nicht genannt werden soll, weil keiner ihn aussprech,kann ähm da war ja die das mit der Flugasche so extrem, dass ja wirklich ein äh ein Stopp äh ähm,des Flugbetriebs ausgerufen wurde. Ähm ist man dann da eigentlich also.An so einem interessanten Punkt, weil wir haben's ja schon gesagt, okay, eigentlich geht's ums Wetter und es ist eine Dienstleistung und es geht darumschnell diese Daten zu liefern. Aber natürlich kriegen die Daten jetzt auch im Bereich der Klimaforschung eine extreme Bedeutung, insbesondere weil man eben so einen langenzeitlichen Verlauf hat und da hatten ja manchmal einfach dadurch äh erst interessant werden, dass man eben sehr viele davon hat und sie kontinuierlich hat.Parallel hat ja die ESA aber auch schon immer sehr stark auf ErdBeobachtung gesetzt und in gewisser Hinsicht ist das ja hier eine sehr überschneidende Tätigkeit, also insbesondere die Kopernikus äh Metamission der Esa, habe ich hier bei Raumzeit auch schon viel drüber berichtet. Hier sind diese einzelnen Sentinel.Satelliten in den letzten Jahren schon gestartet worden. Manche kommen noch. Jeder einzelne Satellit oder jedes Pärchen übernimmt so eine bestimmte weiteren Blick und beobachtet ja eben auch viele dieser Aspedie wir gerade angesprochen haben, die jetzt quasi auch diese Methop äh Satelliten machen. Inwiefern sind diese Methop,ähm Satelliten mit in diesen Erdbeobachtungskosmos, der Esa mit eingebunden oder es hat was Separates, arbeitet man da äh zusammen, was,was für eine Rolle spielt quasi Olmed satt bei der eigentlichen Erdbeobachtung, die jetzt eigentlich primär nicht für Wetter gedacht ist?
Cristian Bank
Ähm das ist eine sehr komplexe Frage. Jetzt muss ich erstmal gucken, ob ich die wieder so in Gänze zusammenbekomme, damit ich da eine einfache Antwort drauf formulieren kann.Ähm also das das Kopernikus-Programm erstmal ist tatsächlich äh enorm wichtig,für Europa. Vielleicht sollten wir davon mal ausgehen und dann mal gucken, wie ist unser Verhältnis äh,mit mit Zwischenräumezeit und den anderen Partnern. Zunächst mal wer mir nochmal wichtig festzuhalten, dass das Kopernikusprogramm nicht in erster Linie ein Programm der Isar ist, sondern ein Programm der Europäischen Union.Kommission. Ich glaube ähm wir wir suchen ja immer nach Möglichkeiten irgendwie der Europäischen Kommission am Zeug zu flicken, weil wir den immer vorwerfen. Sie würden irgendwie die Bananen definieren und die Gurken,Ähm aber de facto hat die Europäische Kommission, die Europäische Union,hier ein Programm aufgelegt vor vielen, vielen Jahren schon. Ähnlich übrigens wie Galileo, das Navigations äh System äh von äh von Europa. Was wirklich weltweit Standards setzt,ähm diese dieses Programm, was die die Europäische Kommission dort aufgelegt hat und was durch die Esa natürlich realisiert wird, weil die Isar die Satelliten entwickelt.Setzt Maßstäbe weltweit für Erdbeobachtungsdaten und vor allen Dingen für die Verfügbarkeit und die freie Verfügbarkeit von Erdbeobachtungsdaten. Eins der für mich wichtigsten Ergebnisse dieses Kopernikus Programms.Dass diese Daten der Öffentlichkeit, der Wissenschaft,aber auch für Industrie, für kommerzielle Anwendungen, für die Landwirtschaft, für die Fischerei, für die Sehschifffahrt, für die Flug äh Wirtschaft.Kostenlos und permanent zur Verfügung stehen.
Tim Pritlove
An der Stelle muss ich äh kurz Werbung machen für Raumzeit neunundsechzig, wo ich mich mit Bianca Hirsch äh unterhalten habe über die Kopernikus Open Datas, da äh,schon sehr viel über dieses Thema gekommen und ja klar, ganz klar, das ist ein zentrales Element, ein definierendes Element auch der Koperikus-Mission.
Cristian Bank
Und ich glaube, da da können wir Europäer auch ein klein bisschen stolz auf uns sein, dass wir hier weltweit auch die Fahne hochhalten für diese freie Verfügbarkeit von Daten, weil es durchaus auch andere Regionen in der Welt gibt,solche Daten als Hoheitswissen gerne auch für sich behalten würden oder als Wirtschaftsgut,bestenfalls gegen andere Wirtschaftsgüter tauschen möchten, ja, also die dem geldwerten Vorteil beimessen und dann äh unter Verschluss halten und bestenfalls verkaufen oder tauschen wollen. Also da sind, glaube ich, wir Europäer,ähm ausnahmsweise darf man das mal sagen, äh auch mal auf der guten Seite hier und gerade die Europäische Kommission äh macht hier wirklich einen sehr, sehr guten Job.Ähm und äh ja diese diese Daten sind für so viele Leute eben wichtig, genauso wie die Wetter- und Klimadaten.Dass wir jetzt ein ein Trend sehen, dass das zunehmend zusammenfließt. Also wir haben ja,auf der äh Datenverarbeitungsseite auch ein ganz interessanten Trend, nicht nur durch das Internet, was also die die Verschiebung von Daten zwischen verschiedenen Punkten ermöglicht,sondern auch durch das Cloud-Computing, durch Big Data ähm haben wir jetzt eine Situation, dass man Daten zentral hält,und dort verarbeiten kann und nicht mehr die Daten hin und her schieben muss, um sie irgendwo lokal zu verarbeiten,und dieser äh diese Entwicklung äh hat auch einen ganz großen Einfluss darauf, wie Erdbeobachtungsdaten ähm bereits jetzt aber auch in Zukunft noch immer stärker,ähm genutzt werden und zur Verfügung gestellt werden. Es gibt also im Rahmen des Kopernikusprogramms ähm.Plattformen, Cloudsysteme, auf denen diese Daten liegen und dort eingesehen oder genutzt werden können.Und ähm um äh ja auch ein Beispiel zu nennen. Wir sind von gemeinsam mit zwei anderen Partnern an dem Betrieb einer solchen Plattform beteiligt und haben das mit aufgebaut, was sich jetzt speziell auf,Wetter,Meeresforschungsatmosphärische Daten konzentriert. Also wenn man solche Daten sucht, dann würde man die in einer solchen Cloud finden. Es gibt noch andere Clouds, die sich dann mehr auf,landrelevante Daten äh äh konzentrieren, wie sie für die Landwirtschaft zum Beispiel.
Tim Pritlove
Vermessung, genau. Mhm. Stadtplanerische Daten auch.
Cristian Bank
Genau. Genau und den gibt es äh noch eine weitere Initiative. Wir tun uns jetzt grade mit anderen Partnern zusammen zum Beispiel,ähm um eine äh eine sogenannte zu bilden. Das heißt, dort wollen wir alle Wetter- und klimarelevanten Daten, die wir von diesen Partnern bekommen, auch zentral zur Verfügung stellen.Und ähm als vielleicht letzte, sehr sehr spannende Initiative, wie ich finde,hat die Europäische Kommission, die Esa und wir,jetzt eine eine Initiative gestartet, die sich Destination Earth nennt,Ähm dort geht es darum ähm für die Zukunft,Simulationsmodelle von Wetter oder von Erdsystemen zu erstellen. Das heißt, man versucht die Erde und ihr Verhalten digital zu simulieren,einen sozusagen digitalen Zwilling zu etablieren,zum Beispiel das Wettersystem, also die Atmosphäre, digital repräsentiert ist und dort mit Daten gefüttert wird,Dieser digitale Zwilling der Erde wird im Moment ähm aufgebaut und da können wir in den nächsten Jahren Entwicklung sehen, dass alle diese Daten,die wir eben durch die Satelliten generieren, aber auch aus anderen äh Beobachtungssystemen in dieses digitale Modell mit einfließen und sozusagen dann von allen eingesehen und auch genutzt werden können.
Tim Pritlove
Das heißt, man sieht hier auch schon eine Evolution eigentlich auch dieser Dienstleistung und ich denke, das ist auch halt glaube ich etwas, was man an der Stelle nochmal betonen muss. Ich denke Ometz hat versteht sichprimär sozusagen als als Dienstleister, einer einer Wissenschaft äh Gemeinde auf der einen Seite, aber eben auch denden Wetterdiensten, die in konkreten unmittelbaren gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Nutzen haben und und dem ist ja hier im Prinzip erst mal alles untergeordnet. Das,definiert die Ausrichtung, das definiert die Anwendung und all diese Kooperationen mit den Forschungs äh Bereichen, die kommen da noch mit hinzu.Und wenn man jetzt mal quasi so dieses alte Bild des des Polaroidsja, das das der abfotografierte äh Bildschirm, das mehr oder wenigerBeobachtungsfotos der Wolken, der ersten Satellitengeneration nimmt und das äh jetzt mal mit dieser Wezher Cloud hinten zusteht, dann ist das ja sozusagen auch eineVerschiebung der Auswertung dieser Daten. Also wenn man sagt, man stellt die Daten zur Verfügung in einer Weather Cloud, dann meint man ja nicht, man stellt dieselben Daten nur an einem anderen Ort zur Verfügung, sondern das hat auch was mit Aufbereitung, Selektion und,auch schon ein paar Ebenen von Interpretation, dass man eben nicht unbedingt sich jetzt,an jeder Stelle nochmal durch die Rohdaten durcharbeiten muss, weil es ja auch einfach viel zu viel ist, sondern die Daten werden aggregiert, interpretiert und in schon mal in Modelle äh gepackt, sodass man sie auch leichter auswerten kann. Habe ich das richtig verstanden?
Cristian Bank
Absolut, genau. Also das äh ähm das Gute an diesem äh an diesem Cloud-System ist eben, dass man die Rohdaten nicht immer nur hin und her transportieren muss, um sie dann immer wieder neu anzufassen.Sondern dass man die die Interpretationsalgorithmen, also die Software, die aus den Rohdaten tatsächlich Informationen macht,man die auf diesen Rohdaten laufen lassen kann, auf diesen Cloudsystem. Hier spielen die äh nationalen Wetterdienste eine ganz ganz wichtige Rolle.Neben den Reihen Wettervorhersagen, die sie ja täglich machen, haben wir mit unseren.Mitgliedsländern, also mit den Wetterdiensten unserer Mitgliedsländer. Wir haben ja 30 Mitgliedsländer in, muss man nochmal dazu sagen, ja, also wir haben von Island bis zur Türkei und von Norwegen bis Portugal und alles dazwischen, sind Mitgliedsländer von,und haben sozusagen das Nutzungsrecht an diesen Daten, aber sie tragen durch ihre Kompetenz und durch ihre Forschungseinrichtungen und durch ihre Spezialitäten dazu bei, dass sich auch.Unsere Auswertungsalgorithmen entsprechend weiterentwickeln,Wir haben da die das sogenannte Netzwerk der Satellite Application Facilities oder Suff Kurzgarant, SAF.Ähm wo sich einzelne Wetterdienste zusammentun, ja? Eine Handvoll von nationalen Wetterdiensten, die sich für einen bestimmten Bereich besonders interessieren und dort eine besondere Kompetenz entwickeln und daher auch dort bestimmte.Auswerte Algorithmen besonders weiterentwickeln. Ja also wir haben ein eine Gruppe von Wetterdiensten die sich besonders um.Zum Beispiel Waldbrände kümmert oder die sich besonders um die Luftqualität kümmert oder die sich besonders um äh hydrologische Fragen kümmert.So gibt es verschiedene Schwerpunkte und diese Gruppe von Saffs ähm entwickeln als sozusagen Kompetenzzentren, diese auswerte Algorithmen weiter und stellen sie dann aber der gesamten Gemeinschaft zur Verfügung.In das Netz ein und wenn Sie so ein Cloudsystem haben, also eine Datenplattform,der diese auswerte Algorithmen laufen können, dann ist es natürlich viel einfacher sozusagen diese Daten auch zu nutzen und rechtzeitig schnell auszuwerten mit den bestmöglichen auswerte Software, die gerade in der wissenschaftlichen Welt verfügbar sind.
Tim Pritlove
Erstens muss man sich das Rad neu erfinden, was manchmal ganz schön lange dauert, weil manche Räder sind kompliziert,Man ist mehr oder weniger automatisch immer auf dem aktuellen Stand der Forschung, was eben die Interpretation dieser Daten betrifft. Und es sind ja dann auch sehr viel weniger Daten, mit denen man überhaupt noch arbeiten muss, weil man im Prinzip schon diesen Extrakt nimmt und quasi so eine logische Aussage bekommt.
Cristian Bank
So unterstützen sich diese 30 Mitgliedsländer bei gegenseitig mit ihren jeweiligen Kompetenzen. Nicht jeder muss alles machen, sondern man spezialisiert sich im Bereich und hat dann Zugriff auf alle anderen Kompetenzen.
Tim Pritlove
Und wie koexistiert das jetzt mit den Kopernikus Mission?
Cristian Bank
Also die die Senti Nails ähm sind äh erstmal ein ein ein Beobachtungs,System, ja, das ist eine Gruppe von Satelliten, die jeweils jeder Satellit hat, so seine speziellen Instrumente und spezielle Schwerpunkte,Es gibt optische Satelliten, es gibt Radarsatelliten, ähm es gibt Satelliten, die auch im Infrarotbereich arbeiten, um Mikrowellen et cetera.Und die unterschiedliche Bereiche aufnehmen. Das ist also eine Familie,wir haben jetzt sechs Senti Nails die definiert sind. Ein siebter ist jetzt gerade in Entwicklung. In ein paar Jahren kommen noch weitere Sentinel Satelliten dazu, die alle unterschiedliche Schwerpunkte haben.Wie ich eben schon erwähnte, je nach Beobachtungsschwerpunkt und äh ja Anwendungsbereich der Daten, die von diesen Satelliten generiert werden,die ausgewertet durch die verschiedenen ähm wissenschaftlichen Institute, die sich mit dieser Thematik besonders beschäftigen. Wir bei haben nach wie vor den Schwerpunkt der Wetter- und Klimaforschung.Und da gibt es im Moment auch keine Sentinailsatelliten, die jetzt parallel zu uns, Wetter oder Klimadaten vermessen,Die Sentinels beziehen sich auf Erdbeobachtung, ja, also äh mit Radardaten, mit Bilder, mit Mikrowellen et cetera.Aber das ist ein ergänzendes System. Also unsere Wettersatelliten und Klimasatelliten,und auch zum Beispiel ein Satellit, der jetzt die Meereshöhe vermisst, ja, ergänzt sich mit den mit den Daten des Senti Nails, sodass quasi das eine große europäische Familie an Satelliten ist, die insgesamt alle Bereiche der Erdbeobachtung ab.
Tim Pritlove
Das heißt, einfach formuliert die Satelliten und die äh ganzen äh Softwareanwendungen, die noch mit dazugekommen ergänzen. Das Kopernikus Programm mit ihrer spezifischen Wetter-äh,Expertise und Brille und äh reich an das gesamte System dadurch noch weiter an.
Cristian Bank
Ja, genau, so kann man das sagen.
Tim Pritlove
Das heißt auch, dass generell die Daten alle so verfügbar sind, wie das bei Kopernikus ist, also ist diese selber open Data Strategie generell bei.
Cristian Bank
Absolut wichtig, wie ich vorhin schon erwähnte, sind wir ja auch beteiligt, zusammen mit der Ese, aber auch mit anderen Partnern. Solche Cloud-Systemen zu realisieren,Da sind eben nicht nur unsere Daten drauf, sondern da sind auch Sentinell Daten drauf, sodass man tatsächlich die, ich sage mal, das Fernziel wäre, dass ein Nutzer,sich äh in eine ein solches Cloudsystem einloggt, auf eine solche Plattform einloggt und ohne, dass er merkt, von welchem Server,zu welchem Server er sich da nun verbindet, sondern dass er mit einer Nutzeroberfläche im Grunde genommen alle Datenarten von Daten,greifen kann und auch auf die Archive zugreifen kann. Das ist so ein bisschen das Fernziel. Aber dieses Fernziel ist gar nicht so weit weg. Also wir reden ja hier tatsächlich von wenigen Jahren.Realisiert werden soll, denn die Systeme sind in ihrer Grundfunktion schon entwickelt,Im Moment sind alle Partner dabei, ihre Daten auf solche Systeme zu transferieren und es geht jetzt hier in erster Linie um eine,föderale Struktur dieser verschiedenen,Archive, sodass man als Nutzer quasi nur eine Oberfläche hat, aber welche Einzelarchive da drunter liegen gar nicht mehr wahrnimmt und sich auch gar nicht mehr drum zu kümmern, wo auch, sondern man greift dann auf das Archiv zu, wo die Daten halt grade liegen.
Tim Pritlove
Nutzer werden.
Cristian Bank
Ja selbstverständlich, man kann sich im Internet tatsächlich anmelden, auch als Privatnutzer. Ähm natürlich,ein bisschen Expertise schadet nicht bei der Auswertung der Daten, aber ähm das kann äh jede jedes Uni-Institut, jeder Privatnutzer, jedes Forschungsinstitut, jeder nationale Wetterdienst, äh die können das machen.Wie gesagt, die europäischen Daten sind tatsächlich frei verfügbar und äh können dort eingesehen werden.
Tim Pritlove
Auch statt, also gibt's da einen Hair von Hobby, Meteorologen, die da äh äh selber ihre eigenen Auswertungen machen?
Cristian Bank
Na, ich glaube, Hobby-Meteorologen haben wir genauso viele wie Hobbybunde für die Fußball-Nationalmannschaft. Ähm also da sind wahrscheinlich.
Tim Pritlove
Ja. Die wissen auch immer richtig Bescheid.
Cristian Bank
Natürlich. Jeder macht seine eigene Wettervorhersage meistens noch am besten.
Tim Pritlove
Man sieht das ja im astronomischen Bereich, man ist ja durchaus so, dass äh die die Amateure äh.Einfach etwas mitbringen, was was äh quasi die Profis oft nicht haben, nämlich irgendwie die Zeit und die Ruhe sich auf irgendwas äh super Spezielles zu konzentrieren und äh ja schon viele Asteroiden und äh andere Himmelskörper äh auch von Amateuren ähm.Entdeckt worden, gibt's im meteorologischen Bereich auch so Nischen, die ja jetzt vielleicht auch für den Wetterdiensten so erstmal nicht abgedeckt werden und wo noch ein bisschen Potenzial ist für so.
Cristian Bank
Ich bin jetzt nicht ähm in einem Wetterdienst, aber was mir auffällt,ist, dass äh Wetterdienste zunehmend dazu übergehen, ähm sich auch Rückmeldungen zu holen.Aus der Bevölkerung. Also wenn wir zum Beispiel den Deutschen Wetterdienst annehmen, ist ja ein äh,sehr, sehr fortschrittlicher und moderner Wetterdienst, der der auch äh in dem Bereich der numerischen Wettervorhersage und der digitalen Kommunikation sehr fortgeschritten ist,Die haben eine wirklich tolle App entwickelt und diese App des Deutschen Wetterdienstes.Erlaubt jedem Einzelnen eine Rückmeldung zu geben, ja zu dem Wetter. Was beobachte ich grade bei mir vor Ort? Und wenn man sich das mal anschaut, man kann sich das in der App tatsächlich anschauen, alle Rückmeldungen, die da einlaufen und das vergleicht mit der Vorhersage des Wetters.Dann sieht man wo es genau passt, wo's vielleicht Abweichungen gab und so weiter. Das heißt, wir haben hier eine.Wenn man so ein Schwarmintelligenz, die genutzt wird, um auch eine Rückmeldung in die Wettervorhersagen zu holen und ich glaube, das ist ein Bereich, der ähm der sehr interessant ist.Und äh ich kann mir vorstellen, dass die Wetterdienste das äh durchaus auch auswerten und diese Rückmeldung sich einholen. Ob man jetzt als Amateur-Wettervorhersager oder Beobachter,ähm Sachen Dinge entdeckt in in den Wettervorher, äh in dem Wetterphänomen, die es vorher noch nicht gab, das weiß ich nicht, das kann ich nicht sagen, dazu bin ich kein Fachmann, aber ich glaube, hier geht's in erster Linie tatsächlich um die um die Rückmeldung äh zu den Vorhersagen.
Tim Pritlove
Underground, die haben, glaube ich, damit angefangen seiner Zeit äh mit der App, also diese Idee ist ja vor einigen Jahren so geboren worden, dass man quasi so das Wetter nicht unbedingt nur aus äh,Vorhersagen macht, sondern eigentlich aus äh Berichterstattung einfach von den Leuten selber hier regnet's jetzt gerade.Zumindest eben zusammenbringt. Schön zu sehen, wenn das dann auch irgendwann wieder in diese Modelle einfließen kann, weil das ist ja immer so auch das Ding, gerade bei so modernen Algorithmen wie Machine Learning, die ja sicherlich hier auch eine große Rolle spielen, weilIrgendwann hat man auch einfach zu viel Daten. Also oder irgendwann ist es auch einfach zu komplex beziehungsweise es gibt so eine Vielzahl von Parametern, an denen man drehen kann, dass dann auchirgendwann man einfach gar nicht mehr weiß, okay äh.Ich kann hier gar nicht mehr so eine klare Logik aufbauen, dass wenn dies dann das und dann jenes, sondern das sind einfach alles ja chaotische Systeme, einfach äh die ganze Thermodynamik, was da alles irgendwie zusammenkommt, sind einfach chaotische Systeme, die natürlich zwangsläufig irgendein Ergebnis bringen, aber es lässt sich einfach nicht so ohne WeiteresVorhersagen. Man kommt vielleicht immer auf 99 Prozent, aber für dieses letzte äh Prozent, da geht dann immer schnell alles ausm Leim. Und ähm.Ist ja so ein bisschen so dieser Ansatz, na egal, äh wir müssen gar nicht alles verstehen, was die Daten sagen. Wir haben einfach nur einen Ansatz, dass wir sagen, okay, das sind die Daten, das ist das Ergebnis, was bei diesen Sachen rausgekommen sind. Also können wir irgendwie einfachdurch das fortwährende Betrachten eben mit Deep Learning äh äh Methoden einfach diese Wahrheit aus diesen Daten rausmachen, ohne sie selber wirklich,verstanden zu haben. Man kann einfach nur sagen, sehr wahrscheinlich, dass wenn es so ist, dass dann das passiert, weil es ist vorher ja auch schon mal gewesen.
Cristian Bank
Ja und ich denke, dass dass wir Menschen da auch ein bisschen an die Grenzenunserer Auswertungs- und Interpretationsfähigkeit kommen. Wir haben nun mal ein sehr einfach strukturiertes ähm ja Wahrnehmungssystem und äh,die die Anwendung von künstlicher Intelligenz und Maschinenlearning et cetera in dem Bereich der der Auswertung dieser Messdaten nimmt immer stärker zu. Also die großen Wetterdienste, ist egal, ob's jetzt der deutsche Wetterdienst ist, aber auch der der französische Meteoro France oder der britische,Met Office, andere andere Wetterdienste,wenden mehr und mehr oder versuchen mehr und mehr solche äh Algorithmen in der künstlichen Intelligenz und des Maschinen-Learning auch anzuwenden, um diese Vielzahl an Informationen auszuwerten.
Tim Pritlove
Hat so als Dienstleister, also wie mit wie vielen Wetterdiensten wird hier so zusammengearbeitet so, Pi mal Daumen, also wenn man mal so die Großen heranzieht.
Cristian Bank
Also wie gesagt, äh die die ähm Wetterdienste an sich, das sind erstmal alle Wetterdienste unserer Mitgliedsländer, also die 30 nationalen Wetterdienste. Jedes Land hat ja nach wie vor. Wir haben ja noch keinen europäischen,Wetterdienst an sich. Wir haben ein europäisches Zentrum für nomerische Wettervorhersage. Ähm das ist eine eine Bündelung,europäischer Kompetenzen im Bereich der computergestützten Auswertung und computergestützten Vorhersage von Wetter, rein auf numerischer Basis. Auch hier hat Europa,ähm wirklich die Nase vorn, kann man ganz klar sagen. Das übrigens tatsächlich äh auch äh erkennen die Amerikaner neidlos an, dass hier das europäische Wettervorhersagemodell eines der genausten der Welt ist,Ähm und dieses Zentrum ist tatsächlich auf europäischer Ebene tätig.Aber ansonsten haben wir in den Mitgliedsländern eben die nationalen Wetterdienste. Und wir haben ähm je nachdem wie das äh organisiert ist in den anderen Ländern, natürlich Kontakt zum russischen,japanischen, zum Chinesischen, zum amerikanischen äh Wetterdienst. Wir haben insbesondere ganz viel Kontakt zu den afrikanischen Wetterdiensten.Das verlieren wir ein bisschen aus dem Blick, aber auch hier gilt ja wieder, dass wir,ähm über Frankreich, über Großbritannien, aber auch über andere Länder, sehr enge kulturelle Verbindungen und historische Verbindungen eben nach Afrika auch haben.Dort wird gesagt, wir müssen eigentlich den afrikanischen Kontinent unterstützen,in der Nutzung solcher Wetterdaten, denn wir kriegen sie ja automatisch mit aus dem Orbit von den Satelliten. Ja, die werden ja sozusagen frei Haus mitgeliefert. Da haben wir Afrika immer voll im Blick, fast noch besser als Europa.Und insofern ist es unsere Aufgabe, den Wetterdiensten dort,Methoden an die Hand zu geben, die Software, aber auch das Training der Meteorologen, damit die diese Daten nutzen können, damit die eben für ihre lokale Landwirtschaft, für das, für die Entwicklung des Mikroklimas.Für die Entwicklung der Wüstenregion, aber auch des Regenwalds in Afrika für ähm Fischereidienste, um die Küsten um Afrika herum. Diese Daten nutzen können. Und da haben wir also sehr sehr engen Kontakt auch nach Afrika.
Tim Pritlove
Wie gut ist denn die Wettervorhersage jetzt so geworden? Also ich weiß, das entsteht jetzt hier nicht so primär, aber das ist ja,letztlich das Ziel und ähm damit ja auch,Inhalt der permanenten Diskussion aller Gremien, der Optimierung, der Instrumente et cetera. Man man will's ja halt immer genauer äh wissenund wenn du jetzt sagst, äh okay, das Modell in Europa, das ist äh führen kann, kriegt das so genau hin, dann ist das ja im Prinzip so dieser Versuch,die Erde äh quasi, ich sage mal salopp so als Maschine zu verstehen im Wetterbereich und in irgendeiner Form möglichst nah rankommen äh an an das wo,was man nie erreichen wird, ne? Das ist das ist ja immer so eine.
Cristian Bank
Ja, ja.
Tim Pritlove
Ziel. Wie weit kommt man jetzt? Weil es ist ja schon,einiges passiert. Ich meine, man schaut so auf sein Telefon und man sieht so, aha, okay, Wetter für die nächsten zehn Tage. Das ist schon, finde ich, eine, eine ziemliche Leistung, denn,auch wenn jetzt die Regenwahrscheinlichkeit dann an einem Tag, wo es mal sechzig Prozent hieß, dann dazu geführt hat, dass es doch nicht geregnet hat. Meine bleiben ja immer noch vierzig ProzentÄhm so ist das äh man kriegt schon ein relativ gutes Gefühl dafür, wie sich's vermutlich entwickeln kann. Wie weit kann man überhaupt in die Zukunft blicken, wo ist irgendwann Schluss und wie genauvor allem wie bemisst man diese Genauigkeit?
Cristian Bank
Mhm. Ja, das waren ganz viele, ganz viele Einzelfragen.
Tim Pritlove
Ist, wie gut kann man das Wetter vorher.
Cristian Bank
Genau, wir fangen mal, wir fangen mal oben an. Ähm erstmal ist es.Ja wichtig, dass wie du vorhin schon gesagt hast, Wettersysteme, chaotische Systeme sind, ja, also man kann,nur begrenzt für jeden Ort zu jedem Zeitpunkt des 1:1 vorhersagen. Da gibt's ganz viele Störgrößen. Man müsste eine einen enormen Rechenaufwand hineinstecken. Man müsste quasi,Ganz kleine Zellen, ja von von ein paar Metern Durchmesser einzeln betrachten, um,um jeden Einfluss da äh in Betracht ziehen zu können. Deswegen bleibt immer eine Restunggenauigkeit, aber ich find's wahnsinnig spannend zu sehen, wie sich das tatsächlich weiterentwickelt und wir haben da natürlich mal lange Zeit rein. Ja also man man guckt immer,Man vergleicht die Vorhersage mit dem dann später tatsächlich eingetretenen Wetter. Ja, denn das tatsächlich eingetretene Wetter, das ist ja relativ leicht festzustellen. Das kann man einfach ausm Fenster gucken und sehen oder messen.Und das vergleicht man mit der Vorhersage für den Tag und dann kriegt man prozentual die Abweichung oder die Genauigkeit der Vorhersage gegenüber dem tatsächlich eingetretenen Wetter dann heraus. Und wir hatten in den, sage ich mal, frühen achtziger Jahren.Hatten wir so genau, Vorhersage-Genauigkeiten um die 80 Prozent für die nächsten drei Tage. So gemittelt.Und da gab's auch noch große Unterschiede zwischen der Nord- und der Südhalbkugel, weil auf der Nordhalbkugel entwickeltere Länder sind mit höher entwickelten,dichteren Messstationen, die dann auch noch genauere Bodenwerte hatten, weiterentwickelte Vorhersagesysteme et cetera.Da gab's durchaus nochmal einen Unterschied von 15 Prozent in der Vorhersage, Genauigkeit zwischen Nord und Süd, Halbkugel der Erde. Und das hat sich dann mit der Einführung von mehr und mehr Satelliten immer weiter,geschlossen diese Schere, sodass wir heutzutage fast kaum noch einen Unterschied in der Vorhersage Genauigkeit zwischen der Nord und der Südhalbkugel feststellen können, weil die Satelliten einfach global die Daten in gleicher Qualität liefern.Und wir sind jetzt bei den drei Tage Vorhersagen äh auf einen Wert von ungefähr achtundneunzig Prozent.Das kann man ähm ist wirklich erstaunlich, aber das kann man wirklich so sagen, dass ähm gemittelt in einer Region und das gilt natürlich nicht für den einzelnen Vorgarten. Ich kann mich jetzt nicht in den eigenen Vorgarten stellen und sagen, hier hat's aber nicht geregnet, also stimmt die Wettervorhersage nicht,das gilt schon für eine regionale Region und ich sage mal typischerweise das Aartal ist eine Region, ja, wofür die man sehr gut vorhersagen konnte, was da passiert.
Tim Pritlove
Also da wo wir jetzt gerade die Flutkatastrophe erlebt haben.
Cristian Bank
Da sind wir bei Genauigkeiten von ungefähr achtundneunzig Prozent und ich glaube, das ist schon mal ein ziemlich guter Wert. Wenn wir jetzt auf, sagen wir, fünf Tage gehen,Das ist ja so ein Horizont, ja, Anfang der Woche. Guckt mal, wie plant man sein Wochenende. Und äh guckt fünf Tage äh im Voraus, dann sind wir immerhin noch bei Genauigkeiten von über neunzig Prozent.Vorhersage Genauigkeit. Das finde ich ist auch schon mal ganz eine ganz gute Orientierungswert.Ähm zehn Tage würde ich persönlich ja, kann man mal reingucken, aber sehe ich mehr so als Orientierungswert. Da sind wir heute bei einer Genauigkeit von ungefähr fünfzig Prozent.Das ist nett, aber ähm ob ich da jetzt nun nun viel Geld drauf verwetten würde, weiß ich nicht. Von daher so drei bis fünf Tage,Das ist etwas, was man wirklich sehr, sehr ernst nehmen kann und ich sage an der Stelle gerne noch mal auch ernst nehmen soll.Ich befürchte und haben eben das Aartal kurz angesprochen. Ja, man ist so gewohnt, aus den sechziger, siebziger Jahren. Na ja, guckt mal ausm Fenster, ob's regnet oder nicht und dann weiß man schon, wie's Wetter wird. Das ist heute anders.Heutzutage eine Wetterwarnung über die Systeme kommt, über die App.Man hat aufm Telefon oder über das Radio oder über welche Quelle auch immer und da kommt eine Wetterwarnung,sollte man die wirklich ernst nehmen, denn so genau sind die Vorhersagen,auf jeden Fall, dass man das wirklich ernst nehmen kann, insbesondere für eine für eine Region. Und äh ich glaube, das müssen wir lernen. Das wäre tatsächlich,zuverlässige Wettervorhersagen heutzutage haben, auf die wir uns verlassen können und die wir ernst nehmen sollen, insbesondere in dem Bereich der nächsten Brei, vier Tage.
Tim Pritlove
Wie genau waren denn die Vorhersagen bei der Flutkatastrophe von äh im im Ahrtal.Also es gab ja eine eine solche Warnung. Die war auch,Ich habe sie jetzt nicht gelesen, aber so wie ich das wahrgenommen habe, war die relativ explizites wurde von starken Regenfällen, schweren Starkregen gesprochen und der Chance auf äh Überflutungen.Wie genau war diese Ansage und hat man das Gefühl, dass sich das jemand äh durchgelesen hat.
Cristian Bank
Also äh das das Eis wird jetzt natürlich äh mikrometerdünn äh auf was auf das wir uns da bewegen. Deswegen glaube ich, diese Auswertung müssen wir wirklich den Kreisen überlassen, die da direkt involviert waren.Wir können uns das ja nur von ganz, ganz weit weg angucken, also nicht nur, weil wir ein 36.000 Kilometer Höhe sind, sondern weil wir wirklich in diese in diese Anwendung solcher Vorhersagen äh gar nicht direkt involviert sind. Mein Eindruck,ist nur, dass die die Vorhersage der Niederschlagsmenge,der eigentlichen Wetterlage durchaus verfügbar war. Also die Kollegen vom Deutschen Wetterdienst haben da, glaube ich, eine ganz genaue und hervorragend und absolut zuverlässige Vorhersage geliefert.Was vielleicht schwierig war einzuschätzen vor Ort war die die Interpretation, was bedeutet denn eine solche Durchschnittsregenmenge pro Quadratmeter?Für meine geographische Besonderheit, wo ich in einem Flusstal sitze, wo sich solche Regenmengen dann natürlich sammeln, ja, dann dann ist natürlich eine Regenhöhe von ein paar Zentimetern erstmal schockiert mich nicht, aber wenn ich in einem Tal sitze und mir kommt eine Flut wähle.
Tim Pritlove
Man kriegt sozusagen die Regenmenge von allen anderen auch mit dazu.
Cristian Bank
Dann wird's dann führt es natürlich zu solchen Effekten die man in dem Moment ähm äh vielleicht nicht nicht so eingeschätzt hat.Aber das lag nicht an den Vorhersagen der Regenmengen, sondern das ist dann die die lokale Flutvorhersage, aber ich glaube auch dafür gibt es Modelle. Wir wissen ja,das ist europaweit ein Flutvorhersage-Modell gibt, auch für Inlandgewässer und ich glaube, das ist insgesamt der Punkt, deswegen möchte ich das nochmal unterstreichen. Wir sind in einer Phase,wir sind nicht mehr in den siebziger, achtziger Jahren, wo sowas aus Erfahrungswerten, aus händischen Betrachtungen, aus, ich sage mal, den Gesprächen mit den Altvorderen irgendwie aus Erfahrungswerten oder aus Bauernregeln abzuleiten ist.Sind in Europa in der Lage, mit den Modellen und mit den äh Daten, die wir haben.Sehr lokal, sehr genau und ernstzunehmende Vorhersagen zu machen und ich glaube, wir müssen alle miteinander lernen, dass wir in einer Phase sind, wo man solchen Vorhersagen durchaus Glauben schenken kann und auch sollte. Und dann sollte man sich nicht,zurücklehnen und sagen, na ja, eine Meldung unter vielen, sondern auch muss in der Lage sein, zu erkennen, dass das jetzt wirklich eine ernstzunehmende Warnmeldung ist.Dahin kommen, haben wir, glaube ich, schon sehr, sehr viel gewonnen.
Tim Pritlove
Ein bisschen in die Zukunft jetzt haben wir ja im Prinzip alles beschrieben, was hier funktioniert,der ganze Campus hier in äh Darmstadt arbeitet halt am Betrieb. All dieser Systeme, der Betrieb der Satelliten, Auswertung der Daten, ähm die ganze Kommunikation mit der Wissenschaft und der Technik,um das alles am Laufen zu halten. Es gibt derzeit die Meteorosat-Gero-Synchronen, geostationären Satelliten. Es gibt äh die MetOp äh,Missionen, die halt auf tausend Kilometer Höhe äh mit diesem Polaren äh Orbit die äh Erde beobachten und die Zusammenarbeit,ähm Kopernikus beziehungsweise Zuarbeit zu Kopernikus. Es gibt dann, glaube ich, auch noch so einen kleinen Satelliten, der sich nur für Seewetter noch zuständig äh fühlt, diesen Jason.Satelliten.
Cristian Bank
Das ist ein das ist ein ganz ähm besonders äh besonderer Satellit tatsächlich. Der ist ähm ähm das ist ein Programm, was in den neunziger Jahren schon angefangen hat.Ähm aber was durch Nachfolgesatelliten immer weiter fortgesetzt wird und jetzt mittlerweile ist Eumetsat dafür zuständig für den Betrieb,ähm nennt sich aus der Historie tatsächlich Jason. Ähm war ursprünglich mal ein amerikanisch-französisches Kooperationsprojekt,und sollte äh dienen der Vermessung der Meereshöhe und zum Teil auch der Eisbedeckung.Und es hat sich herausgestellt, was man gar nicht zu Anfang vielleicht in der Form absehen konnte,dass die Beobachtung der der Entwicklung des Meeresspiegels eine eine enorme,Relevanz hat, auch für die Veränderung des Klimas. Ja, heute sprechen wir ja ganz oft, wenn man vom vom Klimawandel sprechen, nicht nur von der Erwärmung, der Atmosphäre, sondern auch den Folgen, die das hat, auch auf die Polgebiete,sekundär damit auch auf die Erhöhung des Meeresspiegels. Und der Nachweis, dass dich tatsächlich der Meeresspiegel in den letzten Jahrzehnten.Um drei, vier Millimeter pro Jahr im Durchschnitt erhöht hat, der ist mit diesem Jason Satelliten gelungen. Ähm heute.Der mit der letzten aktuellen fliegenden äh Familie der Satelliten ähm äh ist das jetzt Teil der Senti Nail Familie übrigens. Also die werden jetzt auch finanziert durch die Europäische Kommission. Das ist der Senti Nail sechs Satellit.Den wir von hier äh betreiben hier von äh von Darmstadt aus. Ähm und ist nach wie vor ein europäisches amerikanisches Kooperationsprojekt.Und äh diese dienen tatsächlich permanent der Vermessung des Meeresspiegels, auch der Wellenhöhen,aus den Wellenhöhen kann man dann zum Beispiel die Windgeschwindigkeit lokal noch ableiten. Aber das sind dann sekundäre Größen, die daraus abgeleitet werden. In erster Linie vermisst man den Meeresspiegel und die Wellenhöhen dadurch.
Tim Pritlove
Mhm. Gibt auch noch eine Isarmission zur Vermessung äh der Eisdeckel, der Kryosatt, der spielt da wahrscheinlich auch noch mit rein.Was sind so die nächsten Missionen, die jetzt anstehen? Wie wird sich das Programm weiterentwickeln, jetzt wo die dritte Generation unterwegs ist? Ich habe so das Gefühl, da kommt noch mehr.
Cristian Bank
Ja ja, also wir haben tatsächlich in den nächsten fünf Jahren hier äh einiges auf dem Zettel. Wir haben insgesamt,elf verschiedene Satelliten, die wir dann in verschiedenen äh Ausprägungen unterstützen, also angefangen von unseren eigenen Satelliten, die wir eben schon genannt haben, den den Meteosatz und den äh den MetOps. Das sind ja unsere ureigensten,Wetter- und Klimasatelliten, die wir entwickeln lassen und dann auch starten und betreiben in vollem Umfange und wo wir auch für die Daten verantwortlich sind und alle Produkte.Bis hin zu den Missionen, wo wir eine Teilrolle, eine unterstützende Rolle spielen. Da gibt's verschiedene Missionen, wo wir zum Beispiel dafür sorgen, dass die Daten,möglichst schnell zu den Nutzern geraten, ja? Weil das ist eine unserer Spezialitäten hier in wir haben Systeme die sehr sehr schnell solche Messdaten von den Satelliten zu den Nutzern schaffen,und äh da unterstützen wir anderer anderer Missionen äh mit unserem System das hinzubekommen.Wir werden aber auch, das darf man äh ähm ja an der Stelle vielleicht mal erwähnen,Wir werden äh für die Europäische Kommission zu einem der größten Betreiber des Sentinell Missionen, also die äh Senti Nate vier und fünf,das sind einzelne Instrumente, die werden wir äh auf unseren Satelliten mitnehmen und dann auch betreiben,Santinel 6 ist der eben wie erwähnte äh der Satellit, der die Meeresspiegelhöhe misst. Den betreiben wir auch,Sentinell drei, das ist eine eher Erdbeobachtungsorientierte Mission, die aber auch äh Meeres äh Beobachtungen macht. Die betreiben wir gemeinsam mit der Esa. Da sind wir also jeweils fifty-fifty zuständig für verschiedene Produkte.Äh in der Zukunft haben wir eine ganz ganz wichtige Mission, die noch dazukommt. Das ist die ähm Vermessung,des menschgemachten Kohlendioxids in der Atmosphäre. Das ist ein bisschen kompliziert,Kohlendioxid an sich ist ja ein normaler Bestandteil der Atmosphäre in einem sehr geringen Prozentsatz. Der entsteht ganz normal durch verschiedene Prozesse, Waldbrände.Vulkanausbrüche, aber auch Zersetzungsprozesse et cetera. Also es gibt immer ein bisschen CO2 in der Atmosphäre.Das wollen wir ja, das ist interessant, aber das macht ja nicht den Klimawandel.Klimawandel wird verursacht durch den durch den Menschen hin zusätzlich eingebrachte CO2 durch die Verbrennung eben von äh Benzin Erdöl, Erdgas et ceteraund dieses menschgemachte CO2, das wird durch den äh nächsten Cent die Nailsatelliten äh vermessen,und äh auch der ist jetzt gestartet in seiner Entwicklung, das heißt äh da sind Instrument und Satellit in der Entwicklung bei der Isar wieder, bei der europäischen Raumfahrtagentur und wir bereiten uns hier auf,Die Auswertung der Daten vor, das heißt, wir haben die Software, die diese Daten dann auswertet, die entsprechenden,Messwerte und und äh CO2-Werte extrahiert und verteilen dann diese Daten an die verschiedenen Institute und wir betreiben den Satelliten auch. Also wir hatten insgesamt tatsächlich hier,ähm äh fünf Sentinell-Missionen dann betreiben. Das ist schon mal ein wichtiger, zukünftiger Schritt auch für.Und ähm ja, ein ganz wichtiges Thema wird natürlich auch ähm die Frage sein, inwieweit,zum Beispiel sogenannte also die mehr und mehr kommerziell ausgerichteten Raumfahrt äh Unternehmen,die weg äh gehen, entweder weggehen von staatlichen Raumfahrtaufträgen, sondern sich eigene kommerzielle Nischen suchen,oder Start-ups. Ja, junge Unternehmen, die die ähm verfügbaren Daten nutzen, um daraus eben Produkte zu entwickeln und Auswertungen zu machen, wie wir das vorhin schon mal angesprochen haben, auf der Basis von von Daten in den Clouds.Äh inwieweit wir die mit einbeziehen in unseren unseren Netzwerk, also auch hier wird sicherlich eine Rolle spielen,bei in dem Netzwerk äh all dieser dieser Unternehmen, die dann kommerziell basierte Daten liefern, die aber auch in äh in dem Netzwerk verfügbar sein sollen, ne, von von Forschungsinstituten und kommerziellen Anwendern.Da wird sicherlich auch eine eine Kernkompetenz haben, eben zur Verfügung stellen dieser Daten.
Tim Pritlove
Es gibt noch so eine Windmission von der Esa Eolus. Da gibt's auch eine Kooperation mit.
Cristian Bank
Ja genau. Ist tatsächlich ein Satellit, der fliegt schon. Das ist ein ein äh ja wie soll man sagen, ein Demonstrator, der Isar.Ähm da sollte ich vielleicht ein bisschen ausholen. Das ist nämlich wirklich sehr, sehr interessant,Und zwar hat man sich gefragt, ähm wie schaffen wir es, vom Weltraum aus, von einem Satelliten direkt die Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre zu vermessen?Bisher guckt man sich zum Beispiel die Höhe der Wellen auf dem Meer an und die Richtung, in der diese Wellen sich fortbewegen,leitet daraus ab, wie denn wohl der Wind sein muss, der da drüber hinweg weht, um solche Wellen zu generieren und versucht daraus eben Windrichtung und Windstärke abzuleiten über den Meeren, als Beispiel oder man schaut sich Wolken an und schaut, wie schnell,die Driften und leitet daraus ab, wie denn wohl der Wind in der Höhe dieser Wolken sein muss, damit die Wolken in dieser Geschwindigkeit driften und so weiter, sind aber sekundäre Ableitungen der Windgeschwindigkeit,Man hat sich gesagt, es muss doch möglich sein, die Windgeschwindigkeit direkt zu messen,Zum Beispiel, indem man mit einem Laser, einem sehr starken Laser in die Atmosphäre leuchten.Und dann durch Staubkörner oder Wassertröpfchen reflektiertes Laserlicht? Wieder auffangen.Und dann quasi den Doppler-Effekt messen, also die Verschiebung der Wellenlänge des Lasers durch die Bewegung dieser Tröpfchen oder der Staubkarne.
Tim Pritlove
Aber den Abstand der der der Staubkörnchen die man.
Cristian Bank
Die Geschwindigkeit. Durch den Dopple-Effekt messen wir die Geschwindigkeit. Denn dieses Tröpfchen, die dieser Tröpfchen oder diese Staubkorn in der Atmosphäre in dem Moment hat.Man kann sogar soweit gehen, dass man einzelne Moleküle in der Atmosphäre.
Tim Pritlove
Ach so, also man schießt so quasi so quer in die Atmosphäre rein, nicht so direkt von oben nach unten, sondern quasi schräg. Ah ja. Okay.
Cristian Bank
Schickt da rein und misst dann das reflektierte Licht und je nachdem, ob das eine längere Wellenlänge bekommen hat, das reflektierte oder eine kürzere, weiß man, ob das Teilchen auf einen zugeflogen ist oder von einem weggeflogen ist.In der Blickrichtung des Lasers kann man dann die Windgeschwindigkeit sozusagen direkt messen.
Tim Pritlove
Mhm. Verstehe.
Cristian Bank
Dieser dieser Prototyp ist von der Isar mit mit äh einem enormen technologischen Herausforderungen tatsächlich,ähm entwickelt worden. Der wurde 2018 gestartet,äh ist jetzt immer noch in Betrieb, hat also seine Erwartung auch voll erfüllt, hat wirklich hervorragende Daten geliefert im Höhenprofil, ja, also nicht nur am Boden, wie man das zum Beispiel bei diesen Meereswellen rauskriegen könnte, da ist ja dann nur der Wind am an der.Bei den Wolken, wo es in einer bestimmten Höhe ist, sondern dieser Laser kann das gesamte Profil über die Höhe der Atmosphäre vermessen, hat dort herausragende Messwerte erreicht und da haben wir gesagt, dieser Demonstrator hat so gut funktioniert,dass es interessant wäre, so was tatsächlich auch operativ zu haben, also ein Satellit, der äh so was kontinuierlich dann misst und in die Wettermodelle einspeisen kann und daher,jetzt eine Überlegung gemeinsam mit der Isar, ein Nachfolgesatelliten zu entwickeln, der dann also operativ tatsächlich fähig äh ist, über fünf, sechs Jahre Lebensdauer,Solche Daten zu liefern und dann gibt's danach wieder Nachfolgesatelliten, sodass du es also Bestandteil der Satellitenfamilie wird.
Tim Pritlove
Auch im Rahmen von ist das dann auch wieder irgendein Sentinel oder weiß man.
Cristian Bank
Nehmt dadurch, dass das wirklich tatsächlich eine reine Wetteranwendung ist oder eine atmosphärische Anwendung,ist es, ähm wie ich vorhin sagte, ja wir sind ja komplementär sozusagen mit dem Kopernikus-Programm, ist das also hier im Satellit der, wenn er denn so kommt und so beschlossen wird, das muss natürlich durch die Mitgliedsstaaten erstmal noch so beschlossen werden, das ist noch nicht der Fall,Aber wenn es kommt, dann wird es tatsächlich ein Satellit.
Tim Pritlove
Okay und würde also hier noch die Familie noch um was Lustiges ergänzen.
Cristian Bank
Lustig und vor allen Dingen auch toll und gut.
Tim Pritlove
Naja, das meine ich damit auch.
Cristian Bank
So toll ist, sondern weil die Daten gezeigt haben, also in den verschiedenen Wettermodellen, äh in die diese Daten eingespeist wurden, haben die also wirklich zu einer signifikanten Verbesserung der Vorhersage-Genauigkeit geführt.
Tim Pritlove
Kann ich mir vorstellen. Ich meine, wie hoch ist die Auflösung, also äh der der unterschiedlichen Höhen, die man damit erreichen kann. Im Prinzip beliebig, also so im Meter Abstand oder zehn, hundert, weiß man noch nicht genau.
Cristian Bank
Also man muss immer abwägen zwischen der Datenmenge.
Tim Pritlove
Und was ist sinnvoll, ja.
Cristian Bank
Man bekommt und und was die Modelle auch verarbeiten können, ne. Wir haben ja äh so ein Modell, so ein Wettermodell funktioniert ja, indem man die Atmosphäre quasi in kleine Würfel zerschneidet.In der Höhe, aber auch in der Fläche,und jedem jedem Würfel Messwerte zuordnet. Jeder Würfel hat eine Temperatur, jeder Würfel hat eine Luftfeuchtigkeit, ein Druck et cetera und dann verrechnet der Computer die Entwicklung und die gegenseitige Beeinflussung dieser Würfe.
Tim Pritlove
Was ist da die klassische Kantenlänge, Kilometer?
Cristian Bank
Kilometer so ungefähr, ja.
Tim Pritlove
Mhm. Ja.
Cristian Bank
Grob mal gesagt, ne? Also die größeren Wetterdienste, die sich auch die größeren Computer leisten können. Wie gesagt, der deutsche Wetterdienst ist hier wirklich vorne mit dran, auch weltweit, aber auch Meteoro France und und Met Office et cetera.Aber auch die Amerikaner sind hier ganz vorne dran, die leisten sich größere Computersysteme, die können mehr Rechenaufwand verarbeiten, die haben dann auch kleinere Kantenlängen der Würfel, ja, weil sie's halt verarbeiten können,ähm und die sind so im Kilometerbereich. Und wenn man, ich bekomme noch mal zurück auf diese App vom Deutschen Wetterdienst, da kann man tatsächlich sich diese numerischen Wettervorhersagen anschauen und die sind im Kantenbereich von einem Kilometer 1,2 Kilometer.So und äh dementsprechend wird auch dieser Höhenauflösung, dieses Satelliten, dieses Wind,Messungsateliten wird in dem Bereich liegen, dass man diese Wettermodelle optimal füllen kann. Ja, so eine höhere Auflösung bringt nix, weil das verarbeitet, das wird dann wieder verschmiert in einem Würfel. Das würde nix bringen. Eine gröbere Auflösung,bringt unter Umständen trotzdem noch was,aber wenn man zu grob wird, dann geht der Effekt wieder verloren. Also man versucht da möglichst dicht dran zu sein an einer sinnvollen Verarbeitbarkeit der Daten.
Tim Pritlove
Sonnensynchronen Obit unterwegs ist, würde man aber immer quasi die ganze Welt abdecken, äh so im 24stunden-Modus. Ist einfach schon ein bisschen schade, wenn man so schön den Wind messen kann, wenn man das an jeder Stelle immer nur alle 24 Stunden,macht. Würde man dann nicht gleich auch mit mehreren Satelliten parallel arbeiten wollen.Oder stelle ich mir das jetzt schon zu wild vor? Man ist schon ganz froh, wenn man überhaupt alle 24 Stunden mal ein Update kriegt.
Cristian Bank
Also wenn sie mich heute Nacht nochmal fragen, kann ich ihnen nochmal aus meinen wildesten Träumen bisschen was erzählen und da kommen natürlich ganz, ganz viele Satelliten vor.
Tim Pritlove
Ich bin interessiert.
Cristian Bank
Aber wenn ich tagsüber äh abwägen muss zwischen den den Kosten, die solche Satellitensysteme ja auch immer haben.Und dem Effekt, den sie bringen können, wäre es mir.Fast wichtiger, dass wir einen Satelliten bekommen, der kontinuierlich über die nächsten Jahre, ja, also nicht nur einen, der mal fünf Jahre funktioniert und dann wieder quasi ausfällt und dann haben wir wieder ein paar Jahre nix, sondern dass wir ein System etablieren, in dem kontinuierlich,immer diese Satellitendaten zur Verfügung stehen. Ähm zu einem bestimmten Zeitpunkt über einem gegebenen Punkt der Erde,das ist für mich viel wichtiger diese Kontinuität der Messdaten hinzubekommen als jetzt noch mehrere Satelliten parallel zu fliegen.Und daher wäre ich schon sehr, sehr froh, wenn wir, wenn wir einen Satelliten in Orbit operativ in Betrieb nehmen könnten.
Tim Pritlove
Verstehen, aber ich bin ja von solchen Zwecken befreit und überlege mir so, wenn man halt immer äh zur selben Tageszeit äh am selben an einem Ort ist, dann verpasst man ja sozusagen auch.Die Nacht und man verpasst irgendwie den Morgen und den Abend und das ist ja grade bei Wind so eine Sache.
Cristian Bank
Aber mit dem Verpassen ist das so eine Sache. Wir wir müssen hier noch mal einen Schritt zurückgehen, dass nicht nur die der unmittelbare Messwert eine Aussagekraft hat, sondern.Messwert im Konzert aller Messwerte. Das heißt, wenn wir einen Messwert an einer Stelle bekommen, können wir durch Extrapulation über dieses gesamte.Ja dieses dieses Netzwerk an Würfeln hinweg sozusagen extra polieren in die anderen Würfel hinein.Messwert nicht haben, haben wir keine Idee, was da passiert. Aber wenn wir einen Messwert haben, haben wir eine Stützstelle sozusagen, einen Fixpunkt.
Tim Pritlove
Mhm. Dann kann man den Rest reinrechnen.
Cristian Bank
Ableiten, genau und das ist ein ganz wichtiges äh ganz wichtiger Effekt, den wir den wir hier sehen und dadurch stabilisiert ein solcher Messwert,die anderen Ableitungen, die anderen Messwerte noch mal zusätzlich und das gibt den positiven Effekt. Also ist gar nicht so schlimm, dass wir nicht für jeden Würfel, zu jeder Zeit, zu jedem Zeitpunkt einen bestimmten Messwert haben, sondern,Dass wir einfach wissen, an welche zu welchem Zeitpunkt für welchen Würfel wir eine Stützstelle bekommen.
Tim Pritlove
Verstehe. Ich unterstütze das. Ähm und es macht auch alles äh sehr viel Sinn. Ich äh würde sagen, an der Stelle können wir,das Gespräch dann auch äh zu Ende bringen. Das war sehr äh ein sehr interessanter Ausblick äh äh auf all das, was äh bei Omezard äh gemacht.Großen Konzert aller äh Organisationen. Ich sage vielen Dank.Ja und das äh war's für heute bei Raumzeit. Das war die 97. Ausgabe. Ihr wisst, bald geht's wieder weiter und bis dahin sage ich.

Shownotes

Die Zukunft der Raumzeit

8634820812_d81dd8924a_oLiebe Hörerinnen und Hörer der Raumzeit,

euch dürfte aufgefallen sein, dass hier schon seit einiger Zeit keine neuen Episoden veröffentlicht wurden und es bisher auch keine Begründung dafür gab. Es gab entsprechend viele Nachfragen, auf die ich jetzt gerne eingehen möchte.

Der Grund für die Sendepause ist, dass das eigentliche Projekt bei ESA und DLR Ende letzten Jahres ausgelaufen ist und es entsprechend keine Finanzierung für weitere Folgen gibt. Obwohl ESA und DLR sehr zufrieden mit dem Projekt waren, ließ sich leider keine Anschlussfinanzierung organisieren. Dies hat weniger mit mangelndem Willen als vielmehr mit Etatkürzungen zu tun.

Mein Dank geht an ESA und DLR für den Mut, dieses Projekt überhaupt loszutreten und für die Unterstützung über die Laufzeit von drei Jahren, die sich, wie ich finde, für alle Beteiligten gelohnt hat.

Der Podcast hat nicht nur viele interessierte und engagierte Hörer gefunden (und das auch live), er hat auch spürbare Auswirkungen auf die wissenschaftliche Landschaft in Deutschland gehabt. Eine ganze Reihe von Podcasts folgten dem Raumzeit-Konzept und eröffneten damit Einblicke in weitere Bereiche spannender aber auch komplexer Wissenlandschaften.

Wie es weitergeht

Da ich selbst an dem Thema Raumfahrt in den drei Jahren großes Interesse entwickelt habe und mir die Produktion viele neue Einsichten gegeben hat, möchte ich Raumzeit nun unter eigener Regie fortsetzen und in den letzten Monaten wurde der Modus ausgehandelt, unter dem das möglich ist.

Die Regelung ist diese: Raumzeit wird vollständig Teil der Metaebene und wird also künftig von mir in eigener Zuständigkeit weiterproduziert. Name, Logo, Website und bisherige Inhalte bleiben bestehen. Für Euch ändert sich also zunächst einmal nichts.

Für die Zukunft ergeben sich für das Projekt daraus einige Vorteile, aber auch einige Nachteile.

Ein Vorteil ist, dass sich die Themenbreite hier deutlich ausweiten kann. Zwar wird natürlich vor allem die Raumfahrt im Mittelpunkt stehen, doch kann dies nun deutlich über den bisherigen Schwerpunkt auf Missionen und ihre Durchführung hinausgehen. Auch wenn hier künftig weiterhin Wissenschaftler, Ingenieure und Projektmitarbeiter von DLR und ESA zur Sprache kommen sollen, möchte ich auch Gesprächspartner jenseits der Organisationen und ihrer unmittelbarer Kooperationsprojekte aufsuchen und zu allen Themen befragen, die einem die Forschung und Realität der Raumfahrt näher bringen können.

Der offensichtliche Nachteil ist, dass dieser Podcast nicht mehr das Funding hat, mit dem er in den letzten drei Jahren betrieben wurde. In Anbetracht der zeitraubenden Reisen, die viele Folgen erforderlich machten, und dem allgemeinen Zeitbedarf für Vorbereitung, Produktion und Publikation wird eine Fortführung mindestens knifflig.

Ob ich hier wie bei meinen anderen Produktionen auf ein reines Spendenmodell setze oder ob ich mich um einen neuen Sponsor des Projektes bemühe, habe ich noch nicht entschieden. Eine finanzielle Förderung durch eine dritte Organisation wäre zwar grundsätzlich wünschenswert, müsste aber sicherstellen, dass ich hier auf gewohnte Art und Weise unabhängig und eigenständig planen und produzieren kann.

Sollte jemand Interesse haben, neuer Pate dieses Projekts zu werden, wäre ich über eine Kontaktaufnahme dankbar. Ich bin auch für alle Tips in der Richtung dankbar.

Nun ist es noch etwas schwierig zu sagen, wann es hier wirklich weitergeht. Aber ich beginne jetzt langsam damit, neue Themen und Gesprächspartner auszuloten und wie es sich zeitlich ergibt, wird auch es auch neue Sendungen geben. An Themen ist mangelt es nicht und auch Eure Wünsche werden künftig hier eine noch größere Bedeutung haben.

Ich möchte mich an der Stelle auch für die große Begeisterung und Unterstützung in den letzten Jahren bei allen Hörerinnen und Hörern bedanken. Die Rückmeldungen auf Raumzeit waren in jeder Hinsicht einmalig und so ermutigend, dass ich mir eine Metaebene ohne Raumzeit selbst nicht vorstellen kann.

Tim Pritlove

PS: Ab jetzt gibt es auch Flattr-Buttons für das Projekt und für alle zukünftigen Episoden.