Von Ulrich Schnabel

Über der Erde ist in Hamburg-Bahrenfeld alles ruhig. Aber in zehn bis zwanzig Meter Tiefe geht es im wahrsten Sinne des Wortes rund: Hier lernen nämlich gerade die Mikroteilchen in der neuen Beschleunigeranlage Hera das Rasen, um demnächst nahezu mit Lichtgeschwindigkeit aufeinanderzukrachen. Aus den Bruchstücken dieses Teilchen-Showdowns erhoffen sich die Physiker wieder einmal neue Einblicke in die fundamentale Struktur der Natur. Läßt sich die Frage nach den Grundbausteinen der Materie abschließend beantworten? Oder finden sich neue, exotische "Leptoquarks" oder "supersymmetrische" Partikelchen, die das mühsam gezimmerte derzeitige Weltbild der Physik schon wieder modifizieren?

Momentan gleicht der Hadron-Elektron-Ring-Accelerator Hera allerdings noch einem "Auto, das zwar läuft, aber ab und zu stehenbleibt", wie es Professor Erich Lohrmann, einer der leitenden Hochenergiephysiker am Deutschen Elektronen-Synchrotron (Desy), beschreibt. Seit der offiziellen Fertigstellung des 6,3 Kilometer langen und rund eine Milliarde Mark teuren Hera-Ringtunnels im November 1990 bemühen sich über 700 Wissenschaftler und Forscherinnen, das Riesenmikroskop "fahrtüchtig" zu machen. Immerhin soll es hier am Hamburger Desy zum ersten Mal in der Welt gelingen, Vertreter der zwei fundamental unterschiedlichen Teilchensorten gegeneinanderzuschießen: "Schwere" Hadronen, repräsentiert durch Wasserstoffkerne (Protonen), werden bei Hera gegen "leichte" Leptonen, vertreten durch Elektronen, in den Beschleuniger-Ring geschickt. Alle anderen derzeit existierenden Partikelkanonen, wie etwa das Cern in Genf, arbeiten entweder mit gleichen Teilchensorten oder lassen einen energiereichen Leptonenstrahl gegen ein unbewegliches Hadronenziel anrennen.

Das Konzept von Hera, die Mikropartikel in zwei getrennten Ringen zu beschleunigen und an bestimmten Kreuzungspunkten miteinander kollidieren zu lassen, wird daher einen neuen Energiebereich erschließen, der Messungen mit einer etwa zehnmal höheren Genauigkeit als bisher erlaubt. Den ersten erfolgreichen Zusammenstoß dieser Art gab es in Hamburg am 30. Mai dieses Jahres zu feiern, wie die leeren Sektflaschen in der Steuerzentrale des Detektors "H1" bezeugen. Damals gelang es zum erstenmal, aus dem schier unüberwindlichen Datenwust ein Elektron-Proton-"Ereignis" zweifelsfrei herauszufiltern. Die Computergraphik, die den Weg der Kollisionsprodukte dokumentiert, zeigt der Leiter des Hl-Experiments, Professor Franz Eisele, mit ähnlichem Stolz wie ein frischgebackener Vater das Geburtsphoto seines Sprößlings.

Solche Kollisionen sind momentan allerdings noch der Testphase von Hera zuzuordnen. Erst nach und nach können die Forschergruppen aus siebzehn Nationen ihr gigantisches Mikroskop auf die volle Leistung hochfahren. So müssen zum Beispiel noch die rund 4000 Magnete feinjustiert werden, die die winzigen Partikel auf ihrem rasenden Kurs halten sollen.

Eingestellt werden müssen auch noch die gigantischen Detektoren H1 und Zeus, jeder mehrere Tausend Tonnen schwer und vollgestopft mit Mikroelektronik, die in großen unterirdischen Experimentierhallen stehen. Bei voller Leistung der Hera-Anlage sollen hier, sechs Stockwerke tief unter der Erde, einmal zehn Millionen Kollisionen pro Sekunde ausgewertet werden – eine Herkules-Aufgabe, die nur noch ein ausgeklügeltes System von Mikroprozessoren und Triggerschaltungen bewältigt. Das Wissen um diesen komplexen Aufbau ist auf etwa fünfzig Fachleute verteilt – wenn einer davon weggehe, so Franz Eisele, dann stehe man erst einmal vor einer schwarzen Box, die niemand mehr verstehe.

In den Experimentierhallen selbst ist übrigens von den rasenden Teilchenstrahlen nichts zu merken. Nur ganze Schrankwände blinkender Lämpchen und die Computeranzeigen im Kontrollraum deuten darauf hin, daß sich in den Detektoren überhaupt etwas abspielt. Die direkte Anschauung dessen, was da vor sich geht, ist allerdings nicht nur den Experimentatoren abhanden gekommen. Auch die Theoretiker haben schon lange einen Punkt erreicht, an dem die Wirklichkeit nur noch durch die Brille der Mathematik verstanden werden kann. Da die Vorstellung im subatomaren Bereich irgendwann einmal versage, so Erich Lohrmann, müsse man eben in "Gottes Namen" auf Gleichungen zurückgreifen.