Ein Gespräch mit Nobelpreisträger Martinus Veltman über schnelle Teilchen und rasende Forscher

DIE ZEIT: Das Cern in Genf wird 50. Wenn Sie zurückblicken – was macht die Bedeutung dieses Laboratoriums aus?

Martinus Veltman: Die Gründung des Cern war der Start zur Teilchenphysik in Europa, die gegenüber den USA weit zurücklag. Nur in Italien, Deutschland und der Schweiz konnte man damals Physiker finden, die von der Sache etwas verstanden. Heute ist in Europa jeder, der auf diesem Gebiet forscht, irgendwie mit dem Cern verbunden. Es ist weltweit ein Zentrum geworden, an dem man andere Experten treffen kann. Aber die wichtigste Aufgabe des Cern ist, die Teilchenphysik in Europa überhaupt am Leben zu halten.

ZEIT: Sie kamen 1961 als junger holländischer Physiker ans Cern, der die Kriegsjahre und die deutsche Besatzung miterlebt hatte. Waren Sie frei von Ressentiments gegenüber Ihren deutschen Kollegen, deren Armee Ihre Heimatstadt Waalwijk überfallen hatte?

Veltman: Meine deutschen Kollegen waren etwa genauso jung wie ich und trugen ja am Krieg keine Schuld. Hätten wir jedoch von jemandem gewusst, dass er eine Nazivergangenheit hat, wären wir ihm aus dem Weg gegangen. Es gab am Cern Leute, die den Russlandfeldzug mitgemacht hatten, sowie Juden, die im Holocaust ihre gesamte Familie verloren hatten, doch im Alltag spielte Politik bei uns keine Rolle.

ZEIT: Welchen Personen und Umständen haben Sie Ihren Nobelpreis zu verdanken?

Veltman: Insbesondere meinem Physiklehrer. Er hatte meine Eltern überredet, mich an der Universität in Utrecht anzumelden. Das war sehr außergewöhnlich. Soweit ich weiß, wurde zuvor noch nie ein Schüler aus Waalwijk an eine Hochschule geschickt. Das Physikstudium in Utrecht hatte allerdings ein miserables Niveau. Es dauerte vier Jahre, bis ich von der Relativitätstheorie oder der Quantenmechanik hörte.

ZEIT: Woher entsprang Ihr Interesse für die Teilchenphysik?

Veltman: Den Grundlagen nachzugehen hat mich schon immer fasziniert. Als Feynmans und Schwingers neue Ideen in der Teilchenphysik Ende der fünfziger Jahre endlich bis an die Universität Utrecht vordrangen, besuchte ich Vorträge und holte mir mein Wissen an internationalen Sommerschulen. Zu der Zeit wurde Leon van Hove als Professor nach Utrecht berufen. Er brachte mir bei, was in der Physik ernsthafte theoretische Arbeit heißt, und 1961 folgte ich ihm ans Cern, wo er Leiter der Theoriegruppe geworden war.

ZEIT: Anfang der sechziger Jahre waren Sie dort als Theoretiker beim ersten großen Experiment dabei, dem Neutrinoexperiment. Worum ging es da?

Veltman: Ich habe über ein Jahr damit gelebt. Ein Neutrino ist ein Elektron ohne elektrische Ladung. Schießt man einen Neutrinostrahl auf Atomkerne, kann man Kräfte sichtbar machen, die schwächer sind als die elektromagnetischen. Diese so genannte Schwache Wechselwirkung wollten wir genauer studieren. Allerdings wurde das Experiment nicht richtig abgearbeitet.

ZEIT: War das auch Ihr Versäumnis?

Veltman: Im Nachhinein ist es einfach, Entscheidungen als falsch zu erkennen. Damals wusste keiner genau, was er tat, auch ich nicht. Alles war neu. Und aus der Theoriegruppe des Cern kümmerten sich nur John Bell und ich um die Schwache Wechselwirkung und dieses Experiment. Hinzu kam, dass es die Experimentatoren gar nicht mochten, wenn man sich als Theoretiker einmischte.

ZEIT: War dieses Misstrauen gegenüber den Theoretikern weit verbreitet?

Veltman: Durchaus. Als ich 1963 in Brookhaven über das Neutrinoexperiment zu berichten hatte, schaute man mich schief an. Dabei hatte ich dieses Experiment zusammen mit Gilberto Bernardini viel intensiver verfolgt als die Experimentatoren selber. Valentine Telegdi fand für die Einstellung seiner Zunft ein besonders schönes Bild: Wenn ein Theoretiker unter Experimentatoren gerate, sei das so, als wenn ein Gynäkologe einem Paar in der Hochzeitsnacht Ratschläge erteilen wolle.

ZEIT: Der Umgang unter Physikern scheint wenig zimperlich zu sein.

Veltman: Physiker sind anarchistische Naturen. Man kann sie mit nervösen Rennpferden vor dem Start vergleichen. Sie haben ein ausgeprägtes Gefühl für Konkurrenz. Aber wie überall ist das eine Frage des Charakters. Bei gewissen Leuten muss man vorsichtig sein, was man sagt, sonst erhält man umgehend die Quittung.

ZEIT: Haben Sie solche Verhaltensregeln am Cern gelernt?

Veltman: Ich konnte mich schon immer gut durchsetzen. Wenn ich etwas weiß, lasse ich mich nicht einfach beiseite schieben.

ZEIT: Später wurde in den USA entdeckt, was die Gruppe am Cern mit dem Neutrinoexperiment nachweisen wollte. Hat Sie das sehr frustriert?

Veltman: Wir Wissenschaftler sind nie wirklich zufrieden. Man arbeitet hart, versucht dies und das, dann keimt Hoffnung auf, und plötzlich stößt einer eine Tür auf. Alle gehen schnell hindurch, und die Fortschritte überschlagen sich, bis man wieder vor einer neuen Wand steht. Dann heißt es erneut warten.

ZEIT: Die meisten Menschen stehen schon beim Begriff »Teilchen« vor einer Wand. Wie stellen Sie sich solche Winzlinge vor?

Veltman: Als physikalischen Punkt ohne Struktur – so, wie das Einstein 1905 beschrieb, als er das Photon, das Lichtquant, einführte. Dessen Energie ist in einem Punkt konzentriert. Sie kann nicht in Teilen, sondern nur als Ganzes absorbiert werden. Später verwendete Einstein sehr viel Zeit darauf, diesen Gedanken weiterzuführen. Das ist ihm nicht gelungen, aber die Idee bleibt dieselbe. Auch Kräfte sind nichts anderes als Teilchen, die ausgetauscht werden. Mein Bild von solchen Interaktionen ist ein Punkt, in dem Teilchen zusammentreffen, sich verwandeln und als andere Teilchen weiterfliegen und dabei allenfalls wieder andere Teilchen abwerfen. An Kräfte, wie in der Schule, denke ich schon lange nicht mehr.

ZEIT: Beim Kreisen eines Planeten um die Sonne sehen Sie Myriaden von Teilchen, die hin und her fliegen?

Veltman: Absolut. Da werden so genannte Gravitonen ausgetauscht. Wenn jedes davon einen Cent Wert hätte und sie alle mir gehörten, wäre ich ziemlich reich. Dabei ist dieses Bild von der Gravitation noch insofern einfach, als sich beim Austausch der Gravitonen weder Sonne noch Planet verändert. Bei der Schwachen Wechselwirkung hingegen, etwa zwischen einem Neutrino und einem Neutron, wird ein Vektorboson ausgetauscht, und heraus kommen ein Myon und ein Proton. Die Teilchen verändern sich dabei.

ZEIT: Kommt da nicht die menschliche Vorstellungskraft an eine Grenze?

Veltman: Ja, durchaus. Für die Quantenmechanik ist das typisch. Ganz allgemein kann man einem Teilchen niemals auf seinem Weg folgen. In der Natur gibt es Phänomene, die uns Menschen nicht zugänglich sind. Ich habe damit keine Probleme. Offenbar soll ich nicht alles wissen. Mein Bild der Natur hat eben nichts mehr mit dem zu tun, was man sieht, wenn man aus dem Fenster schaut. Es entstand im Kopf aufgrund eines jahrzehntelangen Prozesses, wobei es von Tag zu Tag immer abstrakter geworden ist, bis es eine Form annahm, mit der ich rechnen konnte.

ZEIT: Stehen Sie mit diesem Teilchenbild in Wahrheit nicht auch vor einer Wand?

Veltman: Mit unserem so genannten Standardmodell können wir die Welt der Teilchen nachweislich äußerst genau beschreiben. Diese Theorie ist im Wesentlichen abgeschlossen. Wir stehen insofern wieder vor einer Wand, als wir nicht wissen, ob im »Großen Buch der Physik« nach dem Kapitel »Standardmodell« ein neues anfängt, wenn wir umblättern.

ZEIT: Gibt es Ihrer Ansicht nach eines?

Veltman: Davon bin ich überzeugt. Aber ich habe nicht die geringste Ahnung, was in diesem Kapitel steht. Es sind Existenzfragen, die wir uns jetzt stellen. Eine davon lautet zum Beispiel: Warum gibt es so viele verschiedene Teilchen? Das ist eine ähnliche Frage wie die, warum es so viele verschiedene Blumen gibt. Kennen Sie die Antwort darauf?

ZEIT: Weil die Evolution dafür gesorgt hat?

Veltman: Bei den Blumen war das vielleicht so. Aber die Teilchen waren bereits am Anfang unseres Universums da. Davon gehen wir zumindest aus.

ZEIT: Kommen sich Physik und Geisteswissenschaft beim Versuch, diese Existenzfragen zu lösen, näher?

Veltman: Davon merke ich nichts. Nur Experimente werden uns Physikern weiterhelfen. Das war immer so. Weder Planck noch Einstein konnten sich um 1900 vorstellen, dass es eine so große Menge verschiedener Teilchen und Kräfte gibt. Sobald man versucht, schlauer zu sein als die Natur, droht die Sache in die falsche Richtung zu laufen. Darauf hat Wolfgang Pauli gern hingewiesen.

ZEIT: Stringtheoretiker vermuten, Elementarteilchen wie das Elektron oder Quarks hätten eben doch Struktur. Sie seien eine Art Saiten, die in unterschiedlichen Modi schwingen. Der Physiker Brian Greene zum Beispiel behauptet deshalb in seinen populären Werken, das gesuchte neue Kapitel des »Großen Buchs der Physik« sei schon in Arbeit.

Veltman: Ich wollte mir den Film anschauen, der aufgrund seines ersten Buches gedreht wurde, aber bereits nach 15 Minuten hat mich das krank gemacht. Man missbraucht tendenziös die Autorität eines Einstein. Das ist Betrug. Greene verkauft seine Strings im Stil einer Public-Relations-Agentur, ohne zu wissen, ob es sie gibt oder nicht. Wir haben in der Teilchenphysik ständig mit Spekulationen zu tun gehabt, oft geleitet von der Idee, dass das mathematisch Schönste auch richtig sei. Die Natur scheint aber nicht viel damit zu tun zu haben. Manche Theorie, die vor 30 Jahren heiß diskutiert worden ist, kennt heute niemand mehr.

ZEIT: In Ihnen steigen doch sicher auch die verrücktesten Gedanken auf, wenn Sie über schwierige Probleme nachdenken.

Veltman: Mein ganzes Leben lang. Ich bin auch ein großer Fan von Science-Fiction. Solche Bücher lese ich mit Vergnügen, damit ich vergessen und besser einschlafen kann. Wenn man jedoch im Verständnis der Natur weiterkommen will, braucht man sehr viel mehr. Fantasieren kann jeder.

ZEIT: Was für Alternativen bieten sich denn neben der Stringtheorie an?

Veltman: Nicht viele, das ist der Unterschied zur Situation in den siebziger Jahren. Es gibt noch die Supersymmetrie. Danach hätten fast alle Teilchen einen so genannten supersymmetrischen Partner, der zu schwer ist, als dass ihn die jetzigen Beschleuniger nachweisen könnten. Irgendwie ist das doch Blödsinn. Eine gute Theorie bestätigt sich und wird immer besser. Theorien, an denen man dauernd herumbasteln muss, um die Schwierigkeiten aus dem Weg zu räumen, sind schlecht. Ich habe da ein Vorurteil. Aber ich kann nicht sagen, dass die Idee der Supersymmetrie falsch ist.

ZEIT: Wird sich ihr Wahrheitsgehalt herausstellen, wenn 2007 am Cern der LHC, der Large Hadron Collider, in Betrieb geht?

Veltman: Na ja, findet man die supersymmetrischen Teilchen nicht, darf behauptet werden, sie seien eben noch schwerer. Was soll man da tun? Eine Theorie muss getestet werden können, sonst ist sie eigentlich wertlos.

ZEIT: Der LHC wird größer sein als alle Beschleuniger zuvor. Geht diese Entwicklung endlos so weiter, weil man immer höhere Energien erzeugen muss, wenn man tiefer und tiefer in die Struktur der Materie schauen will?

Veltman: Die Grenze des finanziell Machbaren ist nahe. Der LHC ist ein kreisförmiger Proton-Proton-Beschleuniger. Doch Protonen bestehen aus drei Quarks, und eigentlich will man die Prozesse zwischen diesen Quarks studieren. Deshalb wird bereits an effizientere, etwa 30 Kilometer lange lineare Beschleuniger gedacht, in denen sich zwei Teilchenquellen wie Kanonen gegenüberstehen und Elektronen und Positronen aufeinander schießen. Eines dieser Langzeitprojekte heißt Clic. Es wird am Cern studiert. Man hat dafür neue Technologien skizziert, weiß aber nicht, ob sie funktionieren.

ZEIT: Ein letzter »Klick« zum Ende der experimentellen Teilchenphysik in zehn Jahren?

Veltman: Das ist gut möglich. Forschung wird immer teurer, auch beispielsweise in der Medizin. Wir leben im Luxus, das empfinde ich sehr deutlich. Die Menschen können sich solche Forschung vielleicht bald nicht mehr leisten, selbst wenn sie wollten. Wer weiß schon, was aus der Welt wird, wenn die Ölvorkommen aufgebraucht sind? Ich bin da pessimistisch. Blickt jemand aus dem Jahr 3000 auf unsere Zeit zurück, kann er zumindest sagen, wir Teilchenphysiker hätten ihm ein besseres Verständnis der Natur hinterlassen.

Das Gespräch führte André Behr

Martinus Veltman forschte von 1961 bis 1966 am Cern. 1999 erhielt er gemeinsam mit Gerardus 't Hooft den Nobelpreis für Physik. Er hatte die Teilchenphysik auf ein mathematisches Fundament gestellt