Die erste erfolgreiche Protonen-Kollision am Teilchenbeschleuniger LHC am Cern – simuliert am Monitor © Fabrice Coffrini/AFP/Getty Images

Funktioniert sie jetzt endlich richtig,  die "größte Maschine der Welt"?

Angenommen, ein Hochhaus würde fast doppelt so teuer wie geplant und wegen kaputter Steckdosen verzögerte sich die Schlüsselübergabe um ein Jahr. Würde man dem Bauherrn gratulieren? Eher nicht.

Der Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider) am Genfer Forschungszentrum Cern hat eine ähnliche Vergangenheit – gefeiert wird dort trotzdem. Denn die ringförmige Partikelrennbahn ist die größte je zusammengebaute Maschine, ein Unikat also. Das ist eine gute Ausrede, wenn etwas schiefläuft. Und es lief viel schief . Was dort passiert, wenn die Maschine läuft, verstehen nur Physiker wirklich. Sie können also selbst definieren, wann sie Erfolge feiern. Und mit Fanfarenmeldungen geizte man in den vergangenen Wochen nicht. November 2009: erste Kollisionen im LHC; neuer Weltrekord der Teilchengeschwindigkeit; Dezember 2009: Teilchen jetzt noch schneller, also wieder Weltrekord; 19. März: Teilchen noch einmal schneller, wiederum Weltrekord; 30. März: Teilchen mit erneuter Rekordgeschwindigkeit kollidiert. Alles klar?

Tatsache ist: Die Maschine läuft mit halber Kraft. In zwei Jahren soll sie noch einmal gewartet werden, danach wird Vollgas gegeben. Interessante Ergebnisse werden die Physiker frühestens in einigen Monaten veröffentlichen. Bis dahin findet man sicher noch manche Gelegenheit zum Feiern.

Wozu treibt man unter Genf überhaupt den ganzen Aufwand?

Teilchenphysik funktioniert ungefähr so, als würde man ein Klavier aus dem vierten Stock auf ein zweites Klavier am Boden fallen lassen, um aus dem Geschepper auf die Existenz der Note Fis zu schließen.

In Beschleunigern wie dem LHC prallen Atomkerne aufeinander. In ihren Trümmern suchen Physiker nach Spuren der Elementarteilchen, der Bausteine der Atome – und damit der ganzen Welt, inklusive Sonne, Mond und Sterne. 18 dieser Bausteine enthält das derzeitige Standardmodell der Physik (wie sie aussehen, weiß niemand). Entdeckt wurden alle bis auf eins, das Higgs-Boson. Am LHC will man es endlich finden.

Europäische Forscher rechtfertigen die Milliardenkosten dafür so: Teilchenphysik ist Grundlagenforschung, und die gehört zur Kultur genauso wie ein Opernhaus. Dank der Beschleuniger verstehen wir, was die Welt im Innersten zusammenhält. Und außerdem wurde am Cern das World Wide Web erfunden.

Können die Physiker damit jetzt auch den Urknall simulieren?

Nein. Der Urknall selbst bleibt unerreichbar. Das Universum begann, so glauben die meisten Fachleute, unendlich dicht, unendlich heiß und unendlich klein. Zu viel der Unendlichkeit, um im Labor nachgespielt zu werden. Erst von dem, was danach kam, haben die Physiker ein Bild. Die unsagbar heiße Energiesuppe dehnte sich aus, kühlte sich ab und ordnete sich dabei in Strahlung und verschiedene Sorten von Materieteilchen – ungefähr so, wie aus Wasserdampf zuerst Tröpfchen kondensieren und dann Schneeflocken kristallisieren.

Mit Teilchenbeschleunigern versuchen die Physiker, diesen Prozess umzukehren und sich Stück für Stück an den Urknall heranzuarbeiten. Der LHC beschleunigt Teilchen auf bisher unerreichte Energien, simuliert also Bedingungen, die näher am Urknall sind als je ein Experiment zuvor. Er dringt bis in die erste Nanosekunde des Universums vor, als das All erfüllt war von einem Plasma aus Quarks und Gluonen. Eine Nanosekunde danach ist wenig Zeit, aber physikalisch ist der Urknall auch von dort noch unendlich weit entfernt.

Was hat es mit dem Higgs-Teilchen auf sich?

Es ist das letzte Elementarteilchen aus dem Standardmodell , das noch fehlt – und jenes, das den Schlüssel zu allen anderen verspricht. Denn nach einer Theorie des britischen Physikers Peter Higgs aus den sechziger Jahren muss ein bislang unbekanntes Feld ("Higgs-Feld") alles durchdringen und sämtlichen anderen Elementarteilchen ihre Masse verleihen.

Anschaulich lässt sich der Higgs-Mechanismus mit einer Cocktailparty unter Politikern vergleichen: Zu Anfang sind die Anwesenden gleichmäßig verteilt, doch sobald der Premierminister den Raum betritt, versammeln sich viele um ihn herum, auch wenn er sich durch den Raum bewegt.