Unweit von Genf werden Milliarden verlocht, um exotische Theorien über den Aufbau der Materie zu testen – seit fünfzig Jahren. Eine tolle Sache. – «WOZ Die Wochenzeitung» vom 1. April 2004
Doppelt so schwer wie der Eiffelturm: der Atlas-Detektor (c) Wikimedia Das Forschungszentrum des Cern an der schweizerisch-französischen Grenze bei Meyrin ist ein besonderer Ort. Nicht nur für irdische Verhältnisse. 1995 gelang hier die Herstellung von neun Antiwasserstoffatomen – nach menschlichem Ermessen waren dies die ersten Antiatome, die je im Universum existierten. Ich fragte den pensionierten Cern-Physiker Klaus Bätzner, wie man sich fühle, wenn man etwas schaffe, das nicht einmal Gott geschaffen habe. «Kein Problem», sagte Bätzner: «Wenn man an Gott glaubt, dann hat er Antiatome geschaffen – am Cern, im Jahr 1995.»
Dieses Jahr feiert das Cern seinen fünfzigsten Geburtstag. Derzeit wird gebaut. Der Large Hadron Collider (LHC, vgl. Kasten auf der nächsten Seite) wird bei Betriebsbeginn im Jahr 2007 nicht nur der grösste Teilchenbeschleuniger, sondern auch der «grösste Kühlschrank» der Welt sein. Und der nach menschlichem Ermessen kälteste Ort im Universum. Seine Temperatur wird 1,8 Kelvin (minus 271 Grad Celsius) betragen; tiefer als in den abgelegensten Weiten des Alls.
Mit Anlagen wie dem LHC wollen PhysikerInnen ihre Theorien zum Wesen der Materie überprüfen. Es sind zuallererst die Dimensionen, die am Cern beeindrucken. Einer der Detektoren, die als Bestandteil des LHC gebaut werden, ist doppelt so schwer wie der Eiffelturm. Cern ist der zweitgrösste Stromkonsument im AKW-Land Frankreich. Sein Budget beträgt mehr als die Hälfte des Uno-Budgets (rund eine Milliarde Franken pro Jahr); die autonomen Experimente, die am Cern stattfinden, kosten zusätzlich. Eine Lehrerin, die ihre Schülerinnen an einer Führung begleitete, sagte mir auf meine Frage, was sie von all dem halte, kurz: «So viel Geld für so etwas, und dabei verhungern Menschen.»
Das Ausserordentliche am Cern sind allerdings nicht so sehr seine Dimensionen. Das Cern ist vor allem ein Modell dafür, wie Wissenschaft funktionieren könnte. Es ist ein Labor für Organisationsformen von Grossunternehmen; eines, das keinen Franken für UnternehmensberaterInnen ausgibt. Die deutsche Wissenschaftsforscherin Karin Knorr-Cetina, die das Cern jahrelang begleitet hat, spricht von «kommunitären Strukturen», von «posttraditionalen und globalen Gemeinschaften der Hochenergiephysik» (vgl. Interview auf der nächsten Seite). Dass wir für das World Wide Web, eine Cern-Entwicklung, keine Lizenzgebühren zahlen müssen, liegt an diesem besonderen Charakter. Doch das eine, das Grossartige, hängt mit dem anderen, dem Grossen, zusammen.
Parallele Experimente
«Wir bauen keine banalen Strassentunnels», sagte Jean-Luc Baldy, Chefbauingenieur des Cern. Er musste die Kavernen bauen, in die die PhysikerInnen ihre riesigen Detektoren stellen wollten. Dabei hatten sie exquisite Wünsche. Der Bau einer neuen Kaverne durfte den bestehenden Tunnel um nicht mehr als zwei Zentimeter anheben, was ein besonderes Verfahren nötig machte. Die Wände der Kaverne hatten senkrecht zu sein. Tunnels und Kavernen haben normalerweise gekrümmte Wände, was sie stabiler macht, wie man vom Eierkochen her weiss.
Es sei stimulierend, in einem Umfeld zu arbeiten, in dem die Grenzen des Wissens hinausgeschoben würden, sagte Baldy. Die grösste Herausforderung? «Unsere Arbeit besteht darin, das, was die Physiker wollen, in eine Sprache zu übersetzen, die Bauunternehmen verstehen.»
Wenn die Physik ans Äusserste geht, sind auch ganz andere Disziplinen gefordert - von der Informationstechnologie über die Materialwissenschaften bis zum Tunnelbau. Das Cern beschäftigt vor allem IngenieurInnen sowie technisches und administratives Personal aus den Mitgliedsländern und stellt die Infrastruktur zur Verfügung. Genutzt wird diese von Forschungsinstituten aus der ganzen Welt, die in mehreren autonomen Experimenten (fünf davon am LHC) zusammenarbeiten.
Wobei das Wort «Experiment» einen falschen Eindruck erweckt: Gemeint sind Kooperationen, die ihren Detektor entwickeln, bauen und mit diesem ihre Forschungen vornehmen. Die beiden grössten Experimente, die vom LHC gespeist werden - Atlas und CMS -, arbeiten auf das gleiche Ziel hin. Die Resultate können erst dann wirklich wissenschaftliche Geltung beanspruchen, wenn sie in mindestens zwei unabhängigen Experimenten erreicht worden sind. Zwischen CMS und Atlas besteht deshalb eine Mischung von Koordination und Konkurrenz; beide bauen ihren je eigenen Detektor für sich auf je etwas andere Weise.
Keine Managementprobleme
An Atlas sind 1850 Forschende von 150 teilnehmenden Instituten und Hochschulen aus 34 Ländern beteiligt. Das Experiment wurde 1992 lanciert; bis der LHC seinen Betrieb aufnimmt, wird Atlas fünfzehn Jahre Vorbereitungsarbeit hinter sich haben. Der Detektor soll dann nochmals etwa fünfzehn Jahre lang Daten liefern.
Peter Jenni wurde mir als «Sprecher» von Atlas vorgestellt. «Woanders würde man wohl «Projektleiter» sagen», erklärte mir der Schweizer Physiker seinen Titel. Betrachtet man das Organigramm von Atlas, so erinnert dieses eher an eine internationale Organisation denn an ein Grossunternehmen. Der Sprecher an der Spitze des Managements ist kein mächtiger CEO: Entscheide werden in zahllosen Meetings gemeinsam gefällt, das letzte Wort hat, je nach Art des Entscheids, das «executive board» oder das «collaboration board». Die dezentralen Strukturen ergeben sich aus der grossen Zahl der teilnehmenden Institute, die nicht auf ihre Mitsprache verzichten wollen.
Ich fragte Peter Jenni, ob die Strukturen unter dem Beizug von BetriebsökonomInnen entwickelt wurden. «Manche Mitarbeiter», antwortete er, «bringen gewisse Vorstellungen in diese Richtung mit. Aber die Strukturen haben sich so ergeben. Wir werden durch das gemeinsame Ziel vereint.» Und das funktioniert wunderbar: «Die Experimente scheinen nicht die Managementprobleme aufzuweisen, die in Industrieorganisationen vergleichbarer Grösse auftreten», schreibt Wissenschaftsforscherin Knorr-Cetina.
Ausdruck dieser kollektiven Zusammenarbeit ist die Publikationsweise. Üblicherweise gilt: Je mehr in der Wissenschaftswelt auf Wettbewerb gesetzt wird, desto wichtiger sind so genannte Zitationsindexe: Man zählt, wie viel jemand publiziert und wie oft er oder sie in anderen Publikationen zitiert wird. Am Cern werden diese fragwürdigen Bewertungsmethoden fröhlich unterlaufen. Grössere wissenschaftliche Publikationen weisen mehrseitige, alphabetisch geordnete Listen von AutorInnen auf. Wer den Text effektiv verfasst hat, lässt sich daraus nicht eruieren. Auf einem Kongress präsentieren oft MitarbeiterInnen ein Experiment, die einen Auftritt für ihre Karriere brauchen können; wer seine Ziele bereits erreicht hat, verzichtet.
Die Strassen im Areal sind nach den Grössen der Wissenschaft benannt: Albert Einstein, Marie Curie, Ernest Rutherford. Das Cern hat mehrere Nobelpreisträger hervorgebracht. Doch solche Personenbezogenheit entspricht den Realitäten nicht mehr. Ich fragte Peter Jenni, ob es sinnvoll wäre, einzelnen ForscherInnen des Atlas-Projekts den Nobelpreis zu verleihen? «Nein. Alles ist das Resultat von Teamarbeit.»
Kind des jungen Friedens
ForscherInnen, die man am Cern antrifft, erzählen mit Leidenschaft, wie sie sich schon als Kinder für Physik interessierten. Klaus Bätzner, der mich mit einer englischen Schulklasse durch die Fabrikationshallen führte, sieht so aus, wie man einen Naturforscher karikieren würde. Ein älterer Herr; wirres, weisses Haar; Englisch mit deutschem Akzent; voller Begeisterung für sein Tun.
Am Cern werden «letzte» Fragen der Naturwissenschaft gestellt: «Eines ist sicher», verkündet die Cern-Website: «Der LHC wird unsere Sicht des Universums verändern.» Aber haben neue Erkenntnisse darüber, wie die Welt 10-30 Sekunden nach dem Urknall ausgesehen haben mag, einen Nutzen, der über die blosse Befriedigung der Neugier hinausgeht? Nicht wirklich. Der materielle Nutzen des Cern - nach eigenen Angaben fallen pro investierten Franken zwei bis drei Franken an externem Nutzen an - besteht in seinen Nebeneffekten. Das World Wide Web wurde hier entwickelt. Hier erworbenes Wissen kommt in medizinischen Therapien zum Einsatz. Derzeit entsteht das «Grid» (englisch für: Gitter), ein Internet-ähnliches Netzwerk, das weltweit brachliegende Rechenkapazitäten nutzbar machen soll. Und es gibt den externen Nutzen der Ausbildung. Das Cern wurde gegründet, um zu verhindern, dass WissenschaftlerInnen aus dem kriegszerstörten Europa in die USA abwandern. Cern war ein Kind des jungen Friedens, des neuen Europa. Heute forschen AmerikanerInnen in Genf, RussInnen übrigens auch.
Besonders bemerkenswert ist eine Regel am Cern: keine Patente. Was hier entdeckt wird, gehört allen. Auch technische Entwicklungen werden selten patentiert. Auf ein Patent verzichtete beispielsweise Tim Berners-Lee, der Entwickler des World Wide Web. Man stelle sich vor, dieses wäre von einer privaten Firma erfunden und patentiert worden!
Als ich Peter Jenni, den Sprecher des Atlas-Projekts, fragte, was er mit Atlas zu finden hoffe, sagte er: «Schön wäre es, das Higgs-Boson zu finden [den letzten Baustein des so genannten Standardmodells, der noch nicht experimentell nachgewiesen wurde]. Aber wenn wir es nicht finden, wissen wir auch mehr. Es wäre schön, wenn wir Überraschungen erleben würden.»
Die Genetik, in der auch viel Grundlagenforschung betrieben wird, tut sich schwer damit, das nicht mehr haltbare Dogma aufzugeben, wonach alle erbliche Information in den Genen steckt. Die Zeitschrift «Scientific American» spricht von «einer der grössten Fehlentwicklungen in der Geschichte der Molekularbiologie»; die objektive Analyse scheitere an «orthodoxen Wahrheiten».
Die TeilchenphysikerInnen scheinen viel stärker im Bewusstsein zu leben, dass ihre Theorien nur Theorien sind. Die Wissenschaftsforscherin Knorr- Cetina zitiert einen Physiker, der über ein Messresultat schreibt: «Es ist eine rein experimentelle Zahl, die in sich selbst überhaupt nichts aussagt. Sie ist absolut sinnlos.» Die Resultate, die am Cern produziert werden, sind in hohem Masse interpretationsbedürftig, und die Interpretationen können falsch sein.
Die Physik lebt heute mit zwei Theorien (Relativitätstheorie und Quantenmechanik), die für sich je sehr leistungsfähig sind, zueinander aber in Widerspruch stehen. Vielleicht ist es das, was zu einer Bescheidenheit führt, die andere Wissenschaften oft vermissen lassen. Und vielleicht liegt auch hier das Schöne wieder in der Zwecklosigkeit des zu Erforschenden: An der Idee des Gens - dass eine Eigenschaft eines Lebewesens und nur diese Eigenschaft mittels Gentransfer auf ein anderes Lebewesen übertragen werden könne - hängen handfeste wirtschaftliche Interessen. Wenn hingegen das Higgs-Boson sich als Schimäre erweisen sollte: Nun denn, so haben wir eben wieder einmal dazugelernt.
Marcel Hänggi
Mit Anlagen wie dem LHC wollen PhysikerInnen ihre Theorien zum Wesen der Materie überprüfen. Es sind zuallererst die Dimensionen, die am Cern beeindrucken. Einer der Detektoren, die als Bestandteil des LHC gebaut werden, ist doppelt so schwer wie der Eiffelturm. Cern ist der zweitgrösste Stromkonsument im AKW-Land Frankreich. Sein Budget beträgt mehr als die Hälfte des Uno-Budgets (rund eine Milliarde Franken pro Jahr); die autonomen Experimente, die am Cern stattfinden, kosten zusätzlich. Eine Lehrerin, die ihre Schülerinnen an einer Führung begleitete, sagte mir auf meine Frage, was sie von all dem halte, kurz: «So viel Geld für so etwas, und dabei verhungern Menschen.»
Das Ausserordentliche am Cern sind allerdings nicht so sehr seine Dimensionen. Das Cern ist vor allem ein Modell dafür, wie Wissenschaft funktionieren könnte. Es ist ein Labor für Organisationsformen von Grossunternehmen; eines, das keinen Franken für UnternehmensberaterInnen ausgibt. Die deutsche Wissenschaftsforscherin Karin Knorr-Cetina, die das Cern jahrelang begleitet hat, spricht von «kommunitären Strukturen», von «posttraditionalen und globalen Gemeinschaften der Hochenergiephysik» (vgl. Interview auf der nächsten Seite). Dass wir für das World Wide Web, eine Cern-Entwicklung, keine Lizenzgebühren zahlen müssen, liegt an diesem besonderen Charakter. Doch das eine, das Grossartige, hängt mit dem anderen, dem Grossen, zusammen.
Parallele Experimente
«Wir bauen keine banalen Strassentunnels», sagte Jean-Luc Baldy, Chefbauingenieur des Cern. Er musste die Kavernen bauen, in die die PhysikerInnen ihre riesigen Detektoren stellen wollten. Dabei hatten sie exquisite Wünsche. Der Bau einer neuen Kaverne durfte den bestehenden Tunnel um nicht mehr als zwei Zentimeter anheben, was ein besonderes Verfahren nötig machte. Die Wände der Kaverne hatten senkrecht zu sein. Tunnels und Kavernen haben normalerweise gekrümmte Wände, was sie stabiler macht, wie man vom Eierkochen her weiss.
Es sei stimulierend, in einem Umfeld zu arbeiten, in dem die Grenzen des Wissens hinausgeschoben würden, sagte Baldy. Die grösste Herausforderung? «Unsere Arbeit besteht darin, das, was die Physiker wollen, in eine Sprache zu übersetzen, die Bauunternehmen verstehen.»
Wenn die Physik ans Äusserste geht, sind auch ganz andere Disziplinen gefordert - von der Informationstechnologie über die Materialwissenschaften bis zum Tunnelbau. Das Cern beschäftigt vor allem IngenieurInnen sowie technisches und administratives Personal aus den Mitgliedsländern und stellt die Infrastruktur zur Verfügung. Genutzt wird diese von Forschungsinstituten aus der ganzen Welt, die in mehreren autonomen Experimenten (fünf davon am LHC) zusammenarbeiten.
Wobei das Wort «Experiment» einen falschen Eindruck erweckt: Gemeint sind Kooperationen, die ihren Detektor entwickeln, bauen und mit diesem ihre Forschungen vornehmen. Die beiden grössten Experimente, die vom LHC gespeist werden - Atlas und CMS -, arbeiten auf das gleiche Ziel hin. Die Resultate können erst dann wirklich wissenschaftliche Geltung beanspruchen, wenn sie in mindestens zwei unabhängigen Experimenten erreicht worden sind. Zwischen CMS und Atlas besteht deshalb eine Mischung von Koordination und Konkurrenz; beide bauen ihren je eigenen Detektor für sich auf je etwas andere Weise.
Keine Managementprobleme
An Atlas sind 1850 Forschende von 150 teilnehmenden Instituten und Hochschulen aus 34 Ländern beteiligt. Das Experiment wurde 1992 lanciert; bis der LHC seinen Betrieb aufnimmt, wird Atlas fünfzehn Jahre Vorbereitungsarbeit hinter sich haben. Der Detektor soll dann nochmals etwa fünfzehn Jahre lang Daten liefern.
Peter Jenni wurde mir als «Sprecher» von Atlas vorgestellt. «Woanders würde man wohl «Projektleiter» sagen», erklärte mir der Schweizer Physiker seinen Titel. Betrachtet man das Organigramm von Atlas, so erinnert dieses eher an eine internationale Organisation denn an ein Grossunternehmen. Der Sprecher an der Spitze des Managements ist kein mächtiger CEO: Entscheide werden in zahllosen Meetings gemeinsam gefällt, das letzte Wort hat, je nach Art des Entscheids, das «executive board» oder das «collaboration board». Die dezentralen Strukturen ergeben sich aus der grossen Zahl der teilnehmenden Institute, die nicht auf ihre Mitsprache verzichten wollen.
Ich fragte Peter Jenni, ob die Strukturen unter dem Beizug von BetriebsökonomInnen entwickelt wurden. «Manche Mitarbeiter», antwortete er, «bringen gewisse Vorstellungen in diese Richtung mit. Aber die Strukturen haben sich so ergeben. Wir werden durch das gemeinsame Ziel vereint.» Und das funktioniert wunderbar: «Die Experimente scheinen nicht die Managementprobleme aufzuweisen, die in Industrieorganisationen vergleichbarer Grösse auftreten», schreibt Wissenschaftsforscherin Knorr-Cetina.
Ausdruck dieser kollektiven Zusammenarbeit ist die Publikationsweise. Üblicherweise gilt: Je mehr in der Wissenschaftswelt auf Wettbewerb gesetzt wird, desto wichtiger sind so genannte Zitationsindexe: Man zählt, wie viel jemand publiziert und wie oft er oder sie in anderen Publikationen zitiert wird. Am Cern werden diese fragwürdigen Bewertungsmethoden fröhlich unterlaufen. Grössere wissenschaftliche Publikationen weisen mehrseitige, alphabetisch geordnete Listen von AutorInnen auf. Wer den Text effektiv verfasst hat, lässt sich daraus nicht eruieren. Auf einem Kongress präsentieren oft MitarbeiterInnen ein Experiment, die einen Auftritt für ihre Karriere brauchen können; wer seine Ziele bereits erreicht hat, verzichtet.
Die Strassen im Areal sind nach den Grössen der Wissenschaft benannt: Albert Einstein, Marie Curie, Ernest Rutherford. Das Cern hat mehrere Nobelpreisträger hervorgebracht. Doch solche Personenbezogenheit entspricht den Realitäten nicht mehr. Ich fragte Peter Jenni, ob es sinnvoll wäre, einzelnen ForscherInnen des Atlas-Projekts den Nobelpreis zu verleihen? «Nein. Alles ist das Resultat von Teamarbeit.»
Kind des jungen Friedens
ForscherInnen, die man am Cern antrifft, erzählen mit Leidenschaft, wie sie sich schon als Kinder für Physik interessierten. Klaus Bätzner, der mich mit einer englischen Schulklasse durch die Fabrikationshallen führte, sieht so aus, wie man einen Naturforscher karikieren würde. Ein älterer Herr; wirres, weisses Haar; Englisch mit deutschem Akzent; voller Begeisterung für sein Tun.
Am Cern werden «letzte» Fragen der Naturwissenschaft gestellt: «Eines ist sicher», verkündet die Cern-Website: «Der LHC wird unsere Sicht des Universums verändern.» Aber haben neue Erkenntnisse darüber, wie die Welt 10-30 Sekunden nach dem Urknall ausgesehen haben mag, einen Nutzen, der über die blosse Befriedigung der Neugier hinausgeht? Nicht wirklich. Der materielle Nutzen des Cern - nach eigenen Angaben fallen pro investierten Franken zwei bis drei Franken an externem Nutzen an - besteht in seinen Nebeneffekten. Das World Wide Web wurde hier entwickelt. Hier erworbenes Wissen kommt in medizinischen Therapien zum Einsatz. Derzeit entsteht das «Grid» (englisch für: Gitter), ein Internet-ähnliches Netzwerk, das weltweit brachliegende Rechenkapazitäten nutzbar machen soll. Und es gibt den externen Nutzen der Ausbildung. Das Cern wurde gegründet, um zu verhindern, dass WissenschaftlerInnen aus dem kriegszerstörten Europa in die USA abwandern. Cern war ein Kind des jungen Friedens, des neuen Europa. Heute forschen AmerikanerInnen in Genf, RussInnen übrigens auch.
Besonders bemerkenswert ist eine Regel am Cern: keine Patente. Was hier entdeckt wird, gehört allen. Auch technische Entwicklungen werden selten patentiert. Auf ein Patent verzichtete beispielsweise Tim Berners-Lee, der Entwickler des World Wide Web. Man stelle sich vor, dieses wäre von einer privaten Firma erfunden und patentiert worden!
Als ich Peter Jenni, den Sprecher des Atlas-Projekts, fragte, was er mit Atlas zu finden hoffe, sagte er: «Schön wäre es, das Higgs-Boson zu finden [den letzten Baustein des so genannten Standardmodells, der noch nicht experimentell nachgewiesen wurde]. Aber wenn wir es nicht finden, wissen wir auch mehr. Es wäre schön, wenn wir Überraschungen erleben würden.»
Die Genetik, in der auch viel Grundlagenforschung betrieben wird, tut sich schwer damit, das nicht mehr haltbare Dogma aufzugeben, wonach alle erbliche Information in den Genen steckt. Die Zeitschrift «Scientific American» spricht von «einer der grössten Fehlentwicklungen in der Geschichte der Molekularbiologie»; die objektive Analyse scheitere an «orthodoxen Wahrheiten».
Die TeilchenphysikerInnen scheinen viel stärker im Bewusstsein zu leben, dass ihre Theorien nur Theorien sind. Die Wissenschaftsforscherin Knorr- Cetina zitiert einen Physiker, der über ein Messresultat schreibt: «Es ist eine rein experimentelle Zahl, die in sich selbst überhaupt nichts aussagt. Sie ist absolut sinnlos.» Die Resultate, die am Cern produziert werden, sind in hohem Masse interpretationsbedürftig, und die Interpretationen können falsch sein.
Die Physik lebt heute mit zwei Theorien (Relativitätstheorie und Quantenmechanik), die für sich je sehr leistungsfähig sind, zueinander aber in Widerspruch stehen. Vielleicht ist es das, was zu einer Bescheidenheit führt, die andere Wissenschaften oft vermissen lassen. Und vielleicht liegt auch hier das Schöne wieder in der Zwecklosigkeit des zu Erforschenden: An der Idee des Gens - dass eine Eigenschaft eines Lebewesens und nur diese Eigenschaft mittels Gentransfer auf ein anderes Lebewesen übertragen werden könne - hängen handfeste wirtschaftliche Interessen. Wenn hingegen das Higgs-Boson sich als Schimäre erweisen sollte: Nun denn, so haben wir eben wieder einmal dazugelernt.
Marcel Hänggi