Kürzlich erreichte mich ein Brief aus dem Fichtelgebirge. Meine ehemalige Pfarrgemeinde hatte mich zur "Diamantenen Konfirmation" eingeladen. Sie wird 60 Jahre nach der Erstkonfirmation gefeiert. Der Schreck fuhr mir durch die Glieder ob dieser langen Zeitspanne, aber ich entschloss mich dann doch hinzufahren.
Ein kleines Häufchen ehemaliger Mitschüler und Mitschülerinnen hatte sich auf dem Kirchhof eingefunden. Nicht jeden konnte ich sofort namentlich identifizieren, aber durch geschicktes Fragen gelang es mir, sie in mein Gedächtnis zurückzurufen. Wie sehr hatten sie sich verändert. Insgeheim wollte ich nicht glauben, dass dies auch auf mich zutreffen könnte. Die Gespräche mündeten sehr bald in die gegenseitige Beschreibung des gesundheitlichen Zustands ein. Der eine hatte Herzbeschwerden, die andere erhielt kürzlich eine neue Hüfte und der Dritte sorgte sich um sein künstliches Kniegelenk. Welch ein Unterschied zu der Zeit vor 60 Jahren, als noch das Äpfelstehlen und Mädchenjagen unsere Sinne bewegte.
Die kleine Dorfkirche hatte sich ebenfalls verändert. Der schöne Steinaltar musste vor Jahren einem (ökologischen?) Holzaltar weichen. Während des Gottesdienstes wanderten meine Gedanken zurück ins Jahr 1948. Damals wurde nur konfirmiert, wer vorher die sogenannte Konfirmandenprüfung bestanden hatte. Sie fand eine Woche vor der eigentlichen Konfirmation statt und war öffentlich. In der rappelvollen Kirche fragte uns der Pfarrer eine Stunde lang über den Inhalt des Kathechismus aus. Aber man musste nicht nur die 10 Gebote und die 3 Glaubensartikel auswendig wissen, sondern auch noch deren (lutherische) Auslegung sowie eine Unzahl von Gebeten und Kirchenliedern. Ich war der einzige Gymnasiast und stand unter besonderer Beobachtung der Kirchenbesucher. Zum Glück hatte ich zu jener Zeit ein sehr gutes Gedächtnis, sodass ich praktisch den ganzen Kathechismus auswendig kannte und - wie alle anderen - dieses Examen natürlich gut bestand.
Der "Diamantene Gottesdienst" verlief nach der altbekannten Liturgie und war nach einer guten Stunde beendet. Schnell wurde noch ein Photo aller Beteiligten auf der Kirchtreppe gemacht - das tags darauf in der Lokalzeitung erschien - und schon fanden wir uns auf dem Vorplatz der Kirche wieder. Aber nicht zum Heimgehen oder zum festlichen Essen, nein, der Herr Pfarrer schlug uns noch den Besuch des nahen Friedhofs vor, zu einem "Gang über die Gräber", wie er es nannte. Wir waren alle etwas überrascht; als erster fing sich der Schorsch wieder, welcher dann trocken anmerkte: "Nun ja, wir sind im sterbepflichtigem Alter."
Am Eingang des "Gottesacker" (wie die älteren Leute noch sagen) empfing uns bereits der Friedhofswärter. Er fühlte wohl unsere Verspannung und glaubte etwas zur Auflockerung beitragen zu können, indem er frotzelte: "Ich bin der Friedhofswärter Max und habe eine Menge Leute unter mir - aber keiner hört mehr auf mich."
Die Begräbniskultur meiner Heimatgemeinde ist noch vergleichsweise konservativ. Niemand lässt sich auf einem Friedwald oder gar anonym bestatten. Niemand lässt die Asche seiner Lieben zu Diamanten verpressen, um sie als Ring oder Anhänger mitzuführen. Und schon gar niemand beauftragt die NASA mit der Beförderung der Urne in den Weltraum, wo sie nach dreimaliger Umrundung der Erde in der Atmosphäre verglühen soll.
Nein, da gibt es nur die klassische Erdbestattung oder das Urnengrab. Die Gebühren liegen zwischen 500 und 1.000 Euro für 20 Jahre. Nicht gespart wird an den Grabsteinen, denn das Fichtelgebirge ist mit Steinen gesegnet und so manches Grabmal ist so "opulent" gestaltet, dass man es als nachträgliche Steinigung des Toten ansehen möchte. Interessant sind auch die Inschriften auf den Grabsteinen. Sie zeugen von lauter edlen Menschen und man fragt sich unwillkürlich, wo eigentlich die nicht so guten (vielleicht gar die Gauner) geblieben sind. Aber Tote sind eben beliebt, vielleicht schon deswegen, weil sie sich nicht mehr ändern und - vorderhand - nicht mehr auferstehen.
Es war eine andachtsvolle Stunde, die wir mit Max auf dem Friedhof verbrachten. Besonders berührend, wenn man an den Gräbern Jungverstorbener vorbeiging, etwa kleiner Kinder, die durch einen Unglücksfall zu Tode kamen oder bei 20-jährigen gefallenen Soldaten des 2. Weltkriegs. Aber auch mancher, der sich für unabkömmlich, vielleicht sogar "unsterblich" hielt, lag hier bergraben. Wahre Unsterblichkeit besitzen wir Menschen eben nur solange wie wir leben.
Am Ausgang gaben wir Max ein angemessenes Trinkgeld und wiederun war es Schorsch, der die richtigen Worte fand, als er sagte:
"Man sollte ab und zu auf den Friedhof gehen, dann ist der Übergang nicht so abrupt."
Sonntag, 27. Juli 2008
Mittwoch, 9. Juli 2008
Wie gottesgläubig sind Naturwissenschaftler?
"Sire, diese Hypothese brauche ich nicht", sagte Laplace, als Napoleon sich erkundigte, wie der berühmte Mathematiker ein Buch schreiben konnte, ohne Gott zu erwähnen. Demgegenüber ist bekannt, dass Newton, der Entdecker der Schwerkraft, tief religiös war, ebenso wie Kepler - und auch Galilei. Bei Darwin ist das eher zu bezweifeln, denn Evolution und biblische Genesis sind ziemlich diskrepant.
Die Fachzeitschrift "Nature" veröffentlichte 1998 eine Umfrage unter den Mitgliedern der US-National Academy of Science zu deren religiöser Einstellung. Demnach glaubten nur 7 % der Befragten an einen "persönlichen Gott". Das ist fast das genaue Gegenteil vom Profil der amerikanischen Bevölkerung, die mit über 90 % an ein übernatürliches Wesen glauben. Amerikanische Naturwissenschaftler sind also weitaus weniger gottgläubig als der übrige Teil der Bevölkerung.
Ähnlich ist die Situation in Grossbritannien. Bei einer vergleichbaren Umfrage der Royal Society bekannten sich nur 3,3 % der Fellows zu der Aussage: "Ich glaube an einen persönlichen Gott"; 78,8 % lehnten diese These ab. Interessanterweise gab es unter den Biologen noch mehr Atheisten als unter den Physikern.
Erwähnenswert ist auch die Recherche des "Mensa Magazine". ("Mensa" ist eine Vereinigung von Menschen mit hohen Intelligenzquotienten.) Es kam zu dem Ergebnis: "Je höher die Intelligenz oder das Bildungsniveau, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass jemand religiös ist oder irgend eine Form von Glaubensüberzeugung hat".
Obwohl es eine Vielzahl noch lebender Astrophysiker gibt, sind nur ganz wenige ausserhalb ihrer wissenschaftlichen Community bekannt. Stephan Hawking, der britische Kosmologe, ist wohl einer von ihnen. Das hängt zum Teil mit seiner extremen körperlichen Behinderung zusammen, zum Teil auch mit seinen regelmässig erscheinenden populär-wissenschaftlichen Büchern, welche für Laien aber keineswegs so leicht zu lesen sind. Ganz besonders ist sein Name verknüpft mit der Erforschung der esoterisch anmutenden "Schwarzen Löcher", womit er sich seit mehr als dreissig Jahren beschäftigt. Der Nobelpreis konnte ihm noch nicht verliehen werden, denn die experimentelle Verifikation seiner Gedankenwelt ist sehr schwierig.
Hawking wird gelegentlich unterstellt, er sei gottgläubig; das ist aber sicherlich nicht der Fall. Meist bezieht man sich auf sein Buch "Eine kurze Geschichte der Zeit - die Suche nach dem Ursprung des Universums". Es endet mit der dramatischen (oder hinterlistigen?) Formulierung: "...denn dann würden wir Gottes Plan kennen" und wird deshalb ständig falsch interpretiert .
Wer jedoch die sieben weiteren Textstellen in diesem Buch genau liest, bei dem auf "Gott" Bezugzgenommen wird, kann nicht zu der Überzeugung kommen, dass Hawking wirklich religiös im Sinne der Bibel ist.
Der Physiker par excellence ist Albert Einstein. Obwohl bereits 1955 verstorben, scheint ihn heute noch jedes Kind zu kennen - wenn auch nur wenige Erwachsene seine Theorien vom Universum verstehen. Mit der frech herausgestreckten Zunge hat er es sogar bis zur Pop-Ikone geschafft. Zeit seines Lebens und sogar noch danach versuchten die bekannt aggressiven Vertreter der verschiedenen Religionen und Sekten in Nordamerika ihn für sich zu reklamieren. Das hing zum Teil damit zusammen, dass Einstein das Wort "Gott" immer wieder mal in seinen Vorträgen und Publikationen verwendete. Berühmte Einstein-Zitate sind zum Beispiel: "Gott würfelt nicht" oder "Hatte Gott eine Wahl, als er das Universum schuf?", oder "Gott ist raffiniert, aber boshaft ist er nicht".
Übersehen wurde dabei, dass Einstein den Begriff Gott in einem eher metaphorischen, bisweilen poetischen Sinn verwandte. Im Grunde war er Pantheist wie Goethe oder Spinoza, dessen Philosophie er offen bewunderte: "Ich glaube an Spinozas Gott, der sich in der gesetzlichen Harmonie des Seienden offenbart und nicht an einen Gott , der sich mit den Schicksalen und Handlungen der Menschen abgibt."
Trotzden liessen die amerikanischen, werbeerprobten Glaubensfunktionäre nicht locker in ihrem Bemühen, Einstein als einen der Ihren zu gewinnen. Schliesslich riss ihm die Geduld und er tat den weithin publizierten Ausspruch: "Der Gedanke an einen persönlichen Gott ist mir völlig fremd und kommt mir sogar naiv vor." Damit war Einstein bei den allermeisten Amerikanern "unten durch". Ein Rechtsanwalt schrieb ihm, dass er jetzt verstehe, warum Hitler die Juden aus Deutschland vertrieben habe. Und der Gründer einer biblischen Sekte in Oklahoma setzte noch eins drauf, indem er Einstein empfahl: "Gehen Sie dorthin, wo Sie hergekommen sind."
Beenden möchte ich diesen Blog (und damit auch die ganze Blog-Serie über das Universum) mit einem unsterblichen Satz des britischen Mathematikers und Philosophen Bertrand Russel. Als dieser einmal gefragt wurde, was er sagen würde, wenn er nach seinem Tod tatsächlich Gott gegenüber stünde und erklären müsse, warum er nicht an ihn geglaubt habe, lautete seine Antwort:
"Keine ausreichenden Anhaltspunkte, Gott, keine ausreichenden Anhaltspunkte."
Die Fachzeitschrift "Nature" veröffentlichte 1998 eine Umfrage unter den Mitgliedern der US-National Academy of Science zu deren religiöser Einstellung. Demnach glaubten nur 7 % der Befragten an einen "persönlichen Gott". Das ist fast das genaue Gegenteil vom Profil der amerikanischen Bevölkerung, die mit über 90 % an ein übernatürliches Wesen glauben. Amerikanische Naturwissenschaftler sind also weitaus weniger gottgläubig als der übrige Teil der Bevölkerung.
Ähnlich ist die Situation in Grossbritannien. Bei einer vergleichbaren Umfrage der Royal Society bekannten sich nur 3,3 % der Fellows zu der Aussage: "Ich glaube an einen persönlichen Gott"; 78,8 % lehnten diese These ab. Interessanterweise gab es unter den Biologen noch mehr Atheisten als unter den Physikern.
Erwähnenswert ist auch die Recherche des "Mensa Magazine". ("Mensa" ist eine Vereinigung von Menschen mit hohen Intelligenzquotienten.) Es kam zu dem Ergebnis: "Je höher die Intelligenz oder das Bildungsniveau, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass jemand religiös ist oder irgend eine Form von Glaubensüberzeugung hat".
Obwohl es eine Vielzahl noch lebender Astrophysiker gibt, sind nur ganz wenige ausserhalb ihrer wissenschaftlichen Community bekannt. Stephan Hawking, der britische Kosmologe, ist wohl einer von ihnen. Das hängt zum Teil mit seiner extremen körperlichen Behinderung zusammen, zum Teil auch mit seinen regelmässig erscheinenden populär-wissenschaftlichen Büchern, welche für Laien aber keineswegs so leicht zu lesen sind. Ganz besonders ist sein Name verknüpft mit der Erforschung der esoterisch anmutenden "Schwarzen Löcher", womit er sich seit mehr als dreissig Jahren beschäftigt. Der Nobelpreis konnte ihm noch nicht verliehen werden, denn die experimentelle Verifikation seiner Gedankenwelt ist sehr schwierig.
Hawking wird gelegentlich unterstellt, er sei gottgläubig; das ist aber sicherlich nicht der Fall. Meist bezieht man sich auf sein Buch "Eine kurze Geschichte der Zeit - die Suche nach dem Ursprung des Universums". Es endet mit der dramatischen (oder hinterlistigen?) Formulierung: "...denn dann würden wir Gottes Plan kennen" und wird deshalb ständig falsch interpretiert .
Wer jedoch die sieben weiteren Textstellen in diesem Buch genau liest, bei dem auf "Gott" Bezugzgenommen wird, kann nicht zu der Überzeugung kommen, dass Hawking wirklich religiös im Sinne der Bibel ist.
Der Physiker par excellence ist Albert Einstein. Obwohl bereits 1955 verstorben, scheint ihn heute noch jedes Kind zu kennen - wenn auch nur wenige Erwachsene seine Theorien vom Universum verstehen. Mit der frech herausgestreckten Zunge hat er es sogar bis zur Pop-Ikone geschafft. Zeit seines Lebens und sogar noch danach versuchten die bekannt aggressiven Vertreter der verschiedenen Religionen und Sekten in Nordamerika ihn für sich zu reklamieren. Das hing zum Teil damit zusammen, dass Einstein das Wort "Gott" immer wieder mal in seinen Vorträgen und Publikationen verwendete. Berühmte Einstein-Zitate sind zum Beispiel: "Gott würfelt nicht" oder "Hatte Gott eine Wahl, als er das Universum schuf?", oder "Gott ist raffiniert, aber boshaft ist er nicht".
Übersehen wurde dabei, dass Einstein den Begriff Gott in einem eher metaphorischen, bisweilen poetischen Sinn verwandte. Im Grunde war er Pantheist wie Goethe oder Spinoza, dessen Philosophie er offen bewunderte: "Ich glaube an Spinozas Gott, der sich in der gesetzlichen Harmonie des Seienden offenbart und nicht an einen Gott , der sich mit den Schicksalen und Handlungen der Menschen abgibt."
Trotzden liessen die amerikanischen, werbeerprobten Glaubensfunktionäre nicht locker in ihrem Bemühen, Einstein als einen der Ihren zu gewinnen. Schliesslich riss ihm die Geduld und er tat den weithin publizierten Ausspruch: "Der Gedanke an einen persönlichen Gott ist mir völlig fremd und kommt mir sogar naiv vor." Damit war Einstein bei den allermeisten Amerikanern "unten durch". Ein Rechtsanwalt schrieb ihm, dass er jetzt verstehe, warum Hitler die Juden aus Deutschland vertrieben habe. Und der Gründer einer biblischen Sekte in Oklahoma setzte noch eins drauf, indem er Einstein empfahl: "Gehen Sie dorthin, wo Sie hergekommen sind."
Beenden möchte ich diesen Blog (und damit auch die ganze Blog-Serie über das Universum) mit einem unsterblichen Satz des britischen Mathematikers und Philosophen Bertrand Russel. Als dieser einmal gefragt wurde, was er sagen würde, wenn er nach seinem Tod tatsächlich Gott gegenüber stünde und erklären müsse, warum er nicht an ihn geglaubt habe, lautete seine Antwort:
"Keine ausreichenden Anhaltspunkte, Gott, keine ausreichenden Anhaltspunkte."
Montag, 7. Juli 2008
Experimente - Teleskope - Theorien
Astrophysik, jene Kombination aus Elementarteilchenphysik und Astronomie, ist in einem ungeheueren Aufschwung begriffen. Derzeit sind weltweit Dutzende von Experimente im Aufbau, die zum Teil weit über eine Milliarde Euro kosten und für deren Planung und Betrieb oft Tausende von Wissenschaftler nötig sind. Generell ist man den kleinsten Teilchen und Wellen auf der Spur und zwar auf der Erde, unter der Erde und im Weltraum.
Einige Tausend Wissenschaftler arbeiten am europäischen Forschungszentrum CERN bei Genf in der Schweiz. Im LHG-Beschleuniger, der in Kürze in Betrieb gehen soll, will man das Quark-Gluon-Plasma künstlich herstellen, jenen Massebrei, welcher kurz nach dem Urknall entstanden ist. Daneben sucht man Antimaterie, Schwarze Löcher, und - besonders sexy - das sogenannte Higgs-Teilchen, das der Materie sein Gewicht verleihen soll.
Ausgesprochen winzig sind die Neutrinoteilchen und deswegen auch ausserordentlich durchdringend. Wollte man die von der Sonne ausgestrahlten Neutrinos abschirmen, so bräuchte man eine Bleiwand von mehr als 100 Millionen Kilometer Dicke. Derzeit baut man im Forschungszentrum Karlsruhe die Anlage KATRIN auf, eine Art Waage, mit der man hofft, das Gewicht des Neutrinos experimentell bestimmen zu können. Bei einen anderen Experiment, im arktischen Eis, wird ein Eiswürfel von einem Kubikkilometer Ausdehnung mit Sensoren bestückt, welche die seltenen Lichtblitze der Neutrinos detektieren sollen.
Mehrere Forschergruppen beschäftigen sich mit dem Nachweis der Dunklen Materie, deren Elementarteilchen WIMPs genannt werden. Zur Ausschaltung von Störeinflüssen sind die Experimentieranlagen in tiefen Untergrundlabors platziert, so im italienischen Gran-Sasso-Felsen und im französischen Fréjus-Tunnel.
Nach wie vor rätselhaft ist die kosmische Höhenstrahlung, die aus der Tiefe des galaktischen Raums und der Milchstrasse kommt. Sie besteht aus den energiereichsten Atomkernen, die man kennt. Ein einziger Atomkern kann die Bewegungsenergie eines hart geschlagenen Tennisballs erreichen. Vermutlich stammen sie aus explodierenden Sternen, den Supernovae. Auf der Erde lässt sich die Höhenstrahlung nicht direkt, sondern nur über ihre Folgeprodukte, die "Luftschauer" nachweisen. Derzeit geschieht das im Pierre-Auger-Observatorium, welches in der argentinischen Pampa aufgebaut ist. Über die riesige Fläche von 3.000 Quadratkilometern sind 1.600 Detektoranlagen und 24 Teleskope installiert; 250 Wissenschaftler aus 15 Ländern beteiligen sich an diesem Experiment.
Gewissermassen der Champions-League sind die Experimente um die Gravitationswellen zuzuordnen. Sie entstehen, wenn sich Massen beschleunigt bewegen. Dann erzeugen sie in der Raumzeitgeometrie Störungen, die mit Lichtgeschwindigkeit den Raum durcheilen. Die daraus resultierende "Kräuselung" der Raumzeit ist extrem klein, in der Gegend des Durchmessers eines Wasserstoffatoms und darunter. Gravitationswellen wurden von Einstein im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorher gesagt, konnten aber bislang nicht nachgewiesen werden. Umso grösser ist der Ehrgeiz der Forscher in dieser Richtung.
Das Experiment GEO 600 bei Hanover nutzt ein Interferometer, bei dem die Phasenverschiebung zwischen zwei Laserstrahlen gemessen wird. Leider gibt es auf der Erde eine Fülle von Störquellen (wie Verkehr, Mikrobeben etc.) , sodass man auf den Weltraum ausweichen will. Das geplante Experiment LISA besteht aus drei Satelliten, die an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks mit einer Armlänge von 5 Millionen Kilometer angeordnet sind und welche das Interferometer bilden. Mit ihm hofft man Gravitationswellen zu entdecken, welche bereits beim Urknall entstanden sind und die, nach Meinung der Theoretiker, heute noch als allgegenwärtiges Rauschen das Universum durchziehen.
Teleskope sind nach wie vor notwendig zur astronomischen Beobachtung der Sterne und Galaxien. Derzeit gibt es weltweit mehrere Dutzend Lichtteleskope, die einen Spiegeldurchmesser von über 4 Metern besitzen. Das grösste, mit dem (fantasielosen) Namen "Very Large Teleskope" hat 8,2 m und ist in den chilenischen Anden aufgestellt. Das Hubble-Teleskop besitzt zwar nur einen Spiegeldurchmesser von 2,4 m, ist aber im Weltraum platziert und vermeidet dadurch die störenden Einflüsse der Erdatmosphäre. Es liefert die schärfsten Bilder aus den entferntesten Bezirken des Weltalls.
Die nächste Generation der Superteleskope ist in der Planung. Dem Hubble-Teleskope soll das ebenfalls satellitengestützte Webb-Teleskop nachfolgen mit einem Spiegeldurchmesser von
6-8 m. Es wird auch für die Sammlung von Infrarotlicht geeignet sein. Die Europäer planen das erdgebundene "Overwhelmingly Large Telescope", welches einen Effektivdurchmesser von mehr als 100 m haben wird. Diese riesige Spiegelfläche wird allerdings mosaikartig auf etwa 2000 kleinere Elemente aufgeteilt, die einzeln adjustiert werden können, um Fluktuationen in der Atmosphäre zu vermeiden.
Neben diesen Lichtteleskopen gibt es eine Vielzahl von Spezialteleskope für den übrigen Teil des elektromagnetischen Spektrums. Sie nutzen Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlen,
sowie die Infrarot- Mikro- und Radiowellen. Analog zur Akustik kann man das elektromagnetische Spektrum in "Oktaven" einteilen; man würde so über hundert Oktaven erhalten. Das sichtbare Licht entspricht in dieser Analogie nur einer einzigen Oktave. Unsere Lichtteleskope sehen die Welt also nur durch einen sehr schmalen Schlitz im elektromagnetischen Spektrum - wie durch eine Burka!
Auf dem Gebiet der Theorie wird das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik immer mehr abgelöst durch die aufkommende Stringtheorie. Sie postuliert keine Atomteilchen im Sinne von "Punkten", sondern in Form von vibrierenden Saiten (englisch: strings). Ihr Nachteil ist, dass diese strings in Beschleunigern wegen ihrer Kleinheit wohl nie nachweisbar sein werden; ausserdem lassen sie sich mathematisch nicht in den üblichen 3 Raumdimensionen, sondern nur in 9 oder 10 Dimensionen formulieren. Die Stringtheorie benötigt gewissermassen die Mathematik des 21. Jahrhunderts.
Noch gibt es Skepsis bei diesem neuen Kalkül, aber die Stringphysiker sind bereit für ihre Theorie die Hand ins Feuer zu legen. Zum einen, weil sie eine Kraft wie die Gravitation (nahezu) vorhersagt, zum anderen, weil es sich um eine - mathematisch - sehr ästhetische Theorie handelt, die den Weg zur langersehnten "Weltformel" aufzeigen könnte. Darunter verstehen die Physiker die Vereinigung der Quantenmechanik mit der Allgemeinen Relativitätstheorie, woran sich u.a. Heisenberg und Einstein jahrzehntelang (vergeblich) bemüht haben.
Die "formale Ästhetik" einer Theorie hat bei den Physikern einen hohen Stellenwert. Als Einstein 1916 seine Allgemeine Releativitätstheorie vorstellte, gewann er sofort viele Anhänger wegen der mathematischen Eleganz dieser Theorie. Später wurde er gefragt, wie er reagiert hätte, falls sie experimentell nicht bestätigt worden wäre. Er soll gesagt haben:
"Der Herrgott hätte mir Leid getan".
Einige Tausend Wissenschaftler arbeiten am europäischen Forschungszentrum CERN bei Genf in der Schweiz. Im LHG-Beschleuniger, der in Kürze in Betrieb gehen soll, will man das Quark-Gluon-Plasma künstlich herstellen, jenen Massebrei, welcher kurz nach dem Urknall entstanden ist. Daneben sucht man Antimaterie, Schwarze Löcher, und - besonders sexy - das sogenannte Higgs-Teilchen, das der Materie sein Gewicht verleihen soll.
Ausgesprochen winzig sind die Neutrinoteilchen und deswegen auch ausserordentlich durchdringend. Wollte man die von der Sonne ausgestrahlten Neutrinos abschirmen, so bräuchte man eine Bleiwand von mehr als 100 Millionen Kilometer Dicke. Derzeit baut man im Forschungszentrum Karlsruhe die Anlage KATRIN auf, eine Art Waage, mit der man hofft, das Gewicht des Neutrinos experimentell bestimmen zu können. Bei einen anderen Experiment, im arktischen Eis, wird ein Eiswürfel von einem Kubikkilometer Ausdehnung mit Sensoren bestückt, welche die seltenen Lichtblitze der Neutrinos detektieren sollen.
Mehrere Forschergruppen beschäftigen sich mit dem Nachweis der Dunklen Materie, deren Elementarteilchen WIMPs genannt werden. Zur Ausschaltung von Störeinflüssen sind die Experimentieranlagen in tiefen Untergrundlabors platziert, so im italienischen Gran-Sasso-Felsen und im französischen Fréjus-Tunnel.
Nach wie vor rätselhaft ist die kosmische Höhenstrahlung, die aus der Tiefe des galaktischen Raums und der Milchstrasse kommt. Sie besteht aus den energiereichsten Atomkernen, die man kennt. Ein einziger Atomkern kann die Bewegungsenergie eines hart geschlagenen Tennisballs erreichen. Vermutlich stammen sie aus explodierenden Sternen, den Supernovae. Auf der Erde lässt sich die Höhenstrahlung nicht direkt, sondern nur über ihre Folgeprodukte, die "Luftschauer" nachweisen. Derzeit geschieht das im Pierre-Auger-Observatorium, welches in der argentinischen Pampa aufgebaut ist. Über die riesige Fläche von 3.000 Quadratkilometern sind 1.600 Detektoranlagen und 24 Teleskope installiert; 250 Wissenschaftler aus 15 Ländern beteiligen sich an diesem Experiment.
Gewissermassen der Champions-League sind die Experimente um die Gravitationswellen zuzuordnen. Sie entstehen, wenn sich Massen beschleunigt bewegen. Dann erzeugen sie in der Raumzeitgeometrie Störungen, die mit Lichtgeschwindigkeit den Raum durcheilen. Die daraus resultierende "Kräuselung" der Raumzeit ist extrem klein, in der Gegend des Durchmessers eines Wasserstoffatoms und darunter. Gravitationswellen wurden von Einstein im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorher gesagt, konnten aber bislang nicht nachgewiesen werden. Umso grösser ist der Ehrgeiz der Forscher in dieser Richtung.
Das Experiment GEO 600 bei Hanover nutzt ein Interferometer, bei dem die Phasenverschiebung zwischen zwei Laserstrahlen gemessen wird. Leider gibt es auf der Erde eine Fülle von Störquellen (wie Verkehr, Mikrobeben etc.) , sodass man auf den Weltraum ausweichen will. Das geplante Experiment LISA besteht aus drei Satelliten, die an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks mit einer Armlänge von 5 Millionen Kilometer angeordnet sind und welche das Interferometer bilden. Mit ihm hofft man Gravitationswellen zu entdecken, welche bereits beim Urknall entstanden sind und die, nach Meinung der Theoretiker, heute noch als allgegenwärtiges Rauschen das Universum durchziehen.
Teleskope sind nach wie vor notwendig zur astronomischen Beobachtung der Sterne und Galaxien. Derzeit gibt es weltweit mehrere Dutzend Lichtteleskope, die einen Spiegeldurchmesser von über 4 Metern besitzen. Das grösste, mit dem (fantasielosen) Namen "Very Large Teleskope" hat 8,2 m und ist in den chilenischen Anden aufgestellt. Das Hubble-Teleskop besitzt zwar nur einen Spiegeldurchmesser von 2,4 m, ist aber im Weltraum platziert und vermeidet dadurch die störenden Einflüsse der Erdatmosphäre. Es liefert die schärfsten Bilder aus den entferntesten Bezirken des Weltalls.
Die nächste Generation der Superteleskope ist in der Planung. Dem Hubble-Teleskope soll das ebenfalls satellitengestützte Webb-Teleskop nachfolgen mit einem Spiegeldurchmesser von
6-8 m. Es wird auch für die Sammlung von Infrarotlicht geeignet sein. Die Europäer planen das erdgebundene "Overwhelmingly Large Telescope", welches einen Effektivdurchmesser von mehr als 100 m haben wird. Diese riesige Spiegelfläche wird allerdings mosaikartig auf etwa 2000 kleinere Elemente aufgeteilt, die einzeln adjustiert werden können, um Fluktuationen in der Atmosphäre zu vermeiden.
Neben diesen Lichtteleskopen gibt es eine Vielzahl von Spezialteleskope für den übrigen Teil des elektromagnetischen Spektrums. Sie nutzen Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlen,
sowie die Infrarot- Mikro- und Radiowellen. Analog zur Akustik kann man das elektromagnetische Spektrum in "Oktaven" einteilen; man würde so über hundert Oktaven erhalten. Das sichtbare Licht entspricht in dieser Analogie nur einer einzigen Oktave. Unsere Lichtteleskope sehen die Welt also nur durch einen sehr schmalen Schlitz im elektromagnetischen Spektrum - wie durch eine Burka!
Auf dem Gebiet der Theorie wird das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik immer mehr abgelöst durch die aufkommende Stringtheorie. Sie postuliert keine Atomteilchen im Sinne von "Punkten", sondern in Form von vibrierenden Saiten (englisch: strings). Ihr Nachteil ist, dass diese strings in Beschleunigern wegen ihrer Kleinheit wohl nie nachweisbar sein werden; ausserdem lassen sie sich mathematisch nicht in den üblichen 3 Raumdimensionen, sondern nur in 9 oder 10 Dimensionen formulieren. Die Stringtheorie benötigt gewissermassen die Mathematik des 21. Jahrhunderts.
Noch gibt es Skepsis bei diesem neuen Kalkül, aber die Stringphysiker sind bereit für ihre Theorie die Hand ins Feuer zu legen. Zum einen, weil sie eine Kraft wie die Gravitation (nahezu) vorhersagt, zum anderen, weil es sich um eine - mathematisch - sehr ästhetische Theorie handelt, die den Weg zur langersehnten "Weltformel" aufzeigen könnte. Darunter verstehen die Physiker die Vereinigung der Quantenmechanik mit der Allgemeinen Relativitätstheorie, woran sich u.a. Heisenberg und Einstein jahrzehntelang (vergeblich) bemüht haben.
Die "formale Ästhetik" einer Theorie hat bei den Physikern einen hohen Stellenwert. Als Einstein 1916 seine Allgemeine Releativitätstheorie vorstellte, gewann er sofort viele Anhänger wegen der mathematischen Eleganz dieser Theorie. Später wurde er gefragt, wie er reagiert hätte, falls sie experimentell nicht bestätigt worden wäre. Er soll gesagt haben:
"Der Herrgott hätte mir Leid getan".
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