Roethlein B. Das Innerste der Dinge.. Einfuehrung in - tiera.ru

se ein und werden an den Quarks gestreut, wobei neue Teilchen
entstehen. Die Fachwelt erwartet davon wichtige Ergebnisse,
die zum Beispiel die Frage beantworten, ob die Quarks
und die Elektronen aus noch kleineren Teilchen bestehen oder
selbst die Urbausteine der Materie sind.
Bis vor wenigen Jahren konnte man bei Experimenten dieser
Art nur beschleunigte Elektronen auf eine ruhende Materieprobe
schießen und dabei Bausteine in der Größenordnung
von Protonen und Neutronen, also den Kernteilchen, untersuchen.
Dadurch, daß bei Hera sowohl die Elektronen als auch
die Protonen beschleunigt werden, ist die Auftreffenergie um
ein Vielfaches höher. Aus diesem Grund wird man damit die
Bausteine der Materie rund zehn Mal genauer analysieren
können, als dies bisher möglich war, und Hera ist deshalb in
seiner Art einmalig auf der Welt. Es ist die einzige Anlage, in
der zwei verschiedene Teilchenarten bei unterschiedlichen
Energien miteinander kollidieren. Andere Anlagen, wie zum
Beispiel am CERN in Genf oder am Fermilab bei Chicago, arbeiten
jeweils mit Teilchen der gleichen Sorte (oder deren Antiteilchen),
die aufeinanderprallen. Hera ist eine technisch
äußerst komplizierte, asymmetrische Maschine, ihr Bau hat
1010 Millionen Mark gekostet, heute arbeiten rund achthundert
Wissenschaftler aus 16 verschiedenen Nationen an den
Experimenten dort.
Verborgene Symmetrien aufspüren - so beschreiben die
Forscher am Forschungszentrum CERN bei Genf ihr Ziel, wo
der zur Zeit weltgrößte Speicherring arbeitet, bei dem Protonen
auf Protonen geschossen werden (der supraleitende 26,7
Kilometer lange Speicherring dürfte um die drei Milliarden
Mark gekostet haben).
Daß die Teilchenphysiker derart große Hoffnungen auf
diesen Beschleuniger setzen, hat seinen Grund in der extrem
hohen Energie, mit der hier die Protonen gegeneinander geschossen
werden. Beim Zusammenprall der Protonen entstehen
Energieblitze, die nach der Formel E=mc 2 mehr als tausend
Protonenmassen entsprechen. In der Nähe dieser magischen
Grenze, vermuten die Teilchenphysiker, wird man das so
genannte Higgs-Boson finden können. Es soll Auskunft
darüber geben, wie die Masse der Teilchen überhaupt entsteht.
Das Ziel der Theoretiker ist wie schon seit Jahrtausenden
der alte Traum von einer allumfassenden Weltformel mit bestechender
Klarheit und Schönheit. Ihn hatte schon Albert
Einstein geträumt, ebenso Werner Heisenberg.
Für den Physiker heißt diese Forderung »Symmetrie« Die
mathematischen Gleichungen einer Theorie dürfen sich bei
bestimmten Transformationen nicht ändern. Daß im Kosmos
kurz nach dem Urknall Gesetze herrschten, die klar, einfach
und vollkommen symmetrisch waren, diese Vorstellung lässt
die Theoretiker nicht los. So suchen sie nach Symmetrien, die
sowohl die Kräfte als auch die Teilchen in ein einheitliches
Schema zwingen. Das Higgs-Teilchen, nach dem nun gefahndet
wird, kann den Theoretikern bei ihrer Entscheidung helfen,
welchen Weg sie bei ihren Überlegungen in Zukunft einschlagen
müssen. So lag es nahe, eine Symmetrie zwischen den
Quarks und den Leptonen (zu denen beispielsweise Elektronen
und Neutrinos gehören) zu postulieren. Die GUT, die »Grand
United Theorie« deren erste Form Anfang der siebziger Jahre
aufgestellt wurde, schlägt vor, daß Quarks in Leptonen übergeführt
werden können und umgekehrt.
Dies hätte jedoch eine folgenschwere Konsequenz. Es
könnte passieren, daß sich ein Quark im Inneren eines Protons
oder Neutrons spontan in ein Lepton umwandelt, zum Beispiel
ein d-Quark in ein Positron. Das Proton zerfällt dadurch
beispielsweise in ein Positron und ein neutrales Pion. Eine
beängstigende Vorstellung, denn damit wäre unsere gesamte
Materie nicht mehr stabil.
Selbstverständlich haben sich Experimentalphysiker sofort
darangemacht zu untersuchen, ob das Proton nun wirklich in-