Von Ulrich Schnabel

Die Elementarteilchenphysik gilt vielen Zeitgenossen als Beispiel einer ebenso komplizierten wie sinnlosen Jagd nach neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen. Welchen Nutzen, so fragen sie, haben die teuren Riesenanlagen? Auf diese Frage gibt es keine einfache Antwort, denn Grundlagenforschung läßt sich nicht auf Brauchbarkeit reduzieren, und wenn sie sich als nützlich erweist, dann oft in unvorhergesehener Weise. Dies zeigt auch die Arbeit von Georges Charpak, dem diesjährigen Gewinner des Nobelpreises für Physik.

Was dieser nämlich in den sechziger Jahren entwickelte, interessierte anfangs nur die Hochenergiephysiker, die an Teilchenbeschleunigern wie dem CERN in Genf arbeiten: Dort erfand Charpak ein pfiffiges neues Nachweisgerät, um die Spur winziger Teilchen aufzuzeichnen. Heute ist der französische Physikprofessor mit Begeisterung dabei, seine Detektoren für medizinische und biologische Untersuchungen einzusetzen. "Die Hochenergie-Community fängt gerade an, mehr und mehr zu solchen Feldern beizutragen", prophezeite der Nobellaureat in einem Telephongespräch mit der ZEIT. Er selbst ist zwar seit drei Jahren am CERN pensioniert, arbeitet jedoch immer noch mit Schwung an neuen Detektoren. Mit diesen gelang es zum Beispiel, die Strahlenbelastung bei Röntgenuntersuchungen um fast das Zehnfache zu senken.

Mit Charpak wurde wieder einmal ein Experimentalphysiker geehrt. Deren technisches Geschick ist für den Fortschritt der Wissenschaft ebenso wichtig wie die Geistesblitze der Theoretiker. Die heutige Teilchenphysik wäre ohne Charpaks Erfindung der "Vieldraht-Proportionalkammer" undenkbar. Praktisch jeder Beschleuniger benutzt eine Variante dieser Detektoren, so zum Beispiel auch das Desy in Hamburg (siehe Photo). Tausende Wissenschaftler zogen Nutzen daraus, einige andere Nobelpreise wären ohne Charpaks Entwicklung nicht verliehen worden.

Was macht seine Arbeit so wertvoll? Mit seiner neuentwickelten Zählkammer ließen sich zum ersten Mal Teilchenexperimente in großem Stil per Computer auswerten. Und das erwies sich schnell als bahnbrechend. Denn um die Kollision von Mikropartikeln in den großen Beschleunigern zu deuten, müssen die Bahnen aller ihrer Bruchstücke verfolgt werden, und das können Hunderte – eventuell noch unbekannte – Teilchen sein.

Noch in den sechziger Jahren lenkte man diesen Partikelschwarm in Nebel- oder Blasenkammern, in denen sie sichtbare Spuren hinterließen, die photographisch festgehalten wurden. Die Auswertung dieser Bilder war ein mühsames Geschäft. Charpaks Proportionalkammer erlaubte dagegen eine sofortige elektronische Auswertung von Teilchen"ereignissen". Sie basiert auf dem Urahn aller Elektronikdetektoren, dem Geiger-Müller-Zählrohr.

Dies ist ein etwa ein Zentimeter dickes, gasgefülltes Rohr, in dessen Mitte sich ein dünner Draht befindet; Zwischen Draht und Rohrwand liegt eine hohe elektrische Spannung, so daß jedes durchflitzende Teilchen eine Lawine von Elektronen auslöst, die dann als elektrischer Impuls registriert werden. Allerdings läßt sich mit so einem Zählrohr die räumliche Position eines Mikropartikels eben nur auf etwa einen Zentimeter genau angeben, was für die Belange der Teilchenforscher viel zu grob ist. Deshalb fruchteten Versuche, viele Zählrohre nebeneinanderzuschalten, wenig.