Die Chancen standen noch nie so gut. Mehrere Tage lang sitzen in dieser Woche internationale Topwissenschaftler bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Bonn mit deutschen Wissenschaftspolitikern zusammen. Im Rahmen der Exzellenzinitiative, die inzwischen Exzellenzstrategie heißt, diskutieren sie, welche Forschungsfelder der deutschen Universitäten international wettbewerbsfähig sind und zusätzlich gefördert werden sollen.

Erstmals könnte die Universität Hamburg in der vierten Runde des Elitewettbewerbs endlich das begehrte Gütesiegel "Exzellenzuniversität" bekommen. An diesem Donnerstag gibt die DFG bekannt, ob Hamburg die zweite der drei Hürden genommen hat: 88 Forschungsprojekte, sogenannte Exzellenzcluster, sind noch im Rennen, 45 bis 50 davon werden zur Förderung ausgewählt. Jede Universität, die mit zwei oder mehr Projekten vertreten ist, kann sich bis Dezember als Exzellenzuniversität bewerben.

Hamburg steht dabei ziemlich gut da: Bei der Vorauswahl der 88 aus insgesamt 200 Projekten hatte Hamburg vier seiner fünf Cluster durchsetzen können. Was sind das für Projekte? Woran arbeiten die Hamburger Spitzenforscher? Wir haben sie in den Tagen vor der endgültigen Auswahl besucht.

Wenn Teilchen kollidieren: Jan Louis, Professor für Theoretische Physik, will mit dem Projekt "Quantum Universe" den Urknall besser verstehen. © 2012 CERN

Den Ursprung aller Dinge verstehen

Wer den Anfang aller Dinge sucht, muss nach Bahrenfeld fahren. Im sechsten Stock eines schmucklosen 1960er-Jahre-Baus sitzt Jan Louis, 58, am Schreibtisch und malt mit einem Kugelschreiber Kreise und Punkte auf ein Stück Papier – Atome mit Atomkernen. In rasender Geschwindigkeit erklärt der Professor für Theoretische Physik, wie Forscher in den vergangenen 100 Jahren immer kleinere Bausteine der Welt entdeckt haben: Ausgehend vom Atombild der alten Griechen kamen sie Atomkernen, Elektronen, Protonen, Neutronen und Quarks auf die Spur. Mit Händen, Füßen, Zeichnungen und Bildern, die er spontan im Internet sucht, erklärt Louis, wie die Physik dadurch immer weiter in die Vergangenheit blicken konnte.

Exakt 0,0000000001 Sekunden sind die Wissenschaftler nun noch vom Anfang entfernt. Aber die Hürde, noch weiter vorzustoßen, ist hoch: weil die physikalischen Gesetze, wie wir sie heute kennen, vorher anders funktionierten. Wie? Was war, bevor war, was wir kennen? Das will Jan Louis herausfinden.

Die Physik ist traditionell stark in Hamburg. Seit den 1960er-Jahren erkunden – im Wesentlichen finanziert vom Bund – am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Bahrenfeld Wissenschaftler die Welt der kleinsten Teilchen. Jan Louis ist seit 15 Jahren Professor in Hamburg, fast ebenso lang hat sich der Forschungsbereich entwickelt, der nun das Label "exzellent" bekommen könnte. Seit 2006 arbeiten Louis und seine Kolleginnen und Kollegen in einem von der DFG finanzierten Sonderforschungsbereich. Ende Juni ist die Förderung ausgelaufen. Nun hoffen sie, ihre Forschung in einem Exzellenzcluster ausbauen zu können – von 150 auf bis zu 300 Forscher.

Für viele Physiker ist es eine Herausforderung, ihre Forschung allgemein verständlich zu erklären. Louis, der die Veranstaltungsreihe "Wissen vom Fass" mitorganisiert, bei der Wissenschaftler ihre Forschung in Kneipen erklären, hat sichtlich Spaß daran. Seit dem Urknall vor etwa 14 Milliarden Jahren, erklärt er, werde das Universum immer kälter und dehne sich immer weiter aus. Vom heutigen Standpunkt aus war das Universum früher also kleiner und heißer. Alle Materie war in ihre Grundbausteine verdampft. 0,00001 Sekunden nach dem Urknall entstanden Protonen, in den ersten Minuten bildeten sich leichte Atomkerne wie etwa Heliumkerne, ganze Atome konnten erst etwa 400.000 Jahre später entstehen.

Mit riesigen Teilchenbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf versuchen die Forscher diese Zustände zu simulieren. Hamburger Forscherinnen und Forscher sind daran maßgeblich beteiligt. Sie haben in Bahrenfeld einen Kontrollraum mit Standleitung nach Genf, auf Monitoren können sie die Kollegen sehen und kommunizieren.

Zuletzt gab es in diesem Bereich zwei entscheidende Entdeckungen. 2012 wurde ein neues Elementarteilchen entdeckt, das Higgs-Teilchen, 2015 konnten erstmals Gravitationswellen nachgewiesen werden. Louis hofft, dass es den Hamburger Forschern irgendwann gelingt, damit bis zum Urknall zurückzuschauen. Außerdem träumen die Hamburger – wie Forscher weltweit – davon, erstmals dunkle Materie nachweisen zu können. Die Wissenschaftler wissen seit vielen Jahren, dass es sie geben muss. Nur gesehen hat sie noch niemand.