Botschafter der rätselhaften Teilchenwelt

Physik und Metaphysik

Von den neusten Atomforschern kann man wohl sagen, daß sie uns zum Staunen bringen durch die unglaublichen Entdeckungen. Gleichzeitig bringen sie uns auch die „Rätselhaftigkeit“ des materiellen Sein wieder zum Bewußtsein.Mit der Entdeckung des Physiken Max Planck, daß in einem atomaren Schwingungssystem die ausgesandten Strahlen immer nur ein ganzes Vielfaches der Schwingungszahl sind (Energiequanten) und daß die Energieabgabe nicht stetig erfolgt, wie es die Gesetze der klassischen Elektrodynamik erfordern würden — mit dieser Erkenntnis ha* sich allmählich eine große Umwäbsung

Neue Ergebnisse der Atomphysik

Das allgemeine Interesse, das man heute Fragen der modernen Atomphysik entgegenbringt, dürfte nicht nur in ihren praktischen Auswirkungen, sondern ebensosehr in der Vervollständigung unseres Weltbildes durch diese Erkenntnisse seine Ursache haben. Jedenfalls ahnt der Laie, daß wir nun dem Wesen der materiellen Welt irgendwie näher gekommen sind. Auch der Wissenschaftler darf mit den Erfolgen der experimentellen wie theoretischen Physik zufrieden sein. Er weiß, daß das „physikalische Weltbild“ durch unsere Forscherarbeit der realen Außenwelt immer näher und näher kommt. Wenig

Die Heßsdhe Höhenstrahlung

Der kürzlich erfolgte Besuch des österreichischen, 1938 nach Amerika emigrierten und seither an der Fordham-Universität in New York wirkenden Physikers und Nobelpreisträgers Professor Dr. Viktor Franz Heß in Innsbruck gibt Veranlassung zu einem kurzen Überblick über den derzeitigen Stand der Forschungen über die 1912 von diesem Gelehrten entdeckte sogenannte „kosmische Strahlung“.Wenn von „Strahlen" gesprochen wird, so denkt man zunächst an Lichtstrahlen, an Röntgen- oder Radiumgammastrahlen, also an elektromagnetische Schwingungen, die durch eine bestimmte Wellenlänge und

Die Entdeckung der Mesonen

Der Nobelpreis für Physik ist in diesem Jahre dem japanischen theoretischen Physiker Hideki Yukawa für die Entdeckung des Mesons verliehen worden.Yukawa hatte bereits im Jahre 1935 auf die Möglichkeit der Existenz eines Teilchens hingewiesen, dessen Masse größer als die Masse des Elektrons und kleiner als die Masse des Protons ist. Vor ihm kannte die Physik nur vier kleinste Teilchen: das Elektron, das die kleinste negative elektrische Ladung trägt, das Positron mit einer gleich großen, aber positiven Ladung — beide Teilchen haben gleiche, und zwar sehr kleine Massen —, ferner das

Problematik der modernen Physik

n nur drei Elementarteilchen (Proton, Neutron und Elektron) im Atom zurückgeführt. Nimmt man noch hinzu, daß Proton und Neutron nur verschiedene Zustände ein und desselben Kembausleins schlechthin sein dürften (nicht im Kern gebundene Neutronen zerfallen nach einiger Zeit spontan in ein Proton und ein Elektron), so erkennt man, welch ungeheurer Fortschritt hier im Sinne des ursprünglichen atomistischen Konzepts erreicht wurde. Aber nicht genug damit: Es gelang beim Auftreffen extrem schneller Geschosse auf Atomkerne die Bildung neuer Elementarteilchen, der Mesonen, durch Umwandlung der Energie der Geschosse zu beobachten und derartige Vorgänge auch künstlich hervorzurufen. Mit einem Wort — wir sind, wie Heisenberg es treffend bezeich- nete, nach der Kernchemie, der Umwandlung der Elemente ineinander, bei der dritten und höchsten Stufe der Chemie, der Erzeugung von Elementarpartikeln aus Energie angele įgt. Alles materielle Sein, Mcyjse und Er; -rrgie, scheinen letztlich nur verschiedene, nach bestimmten Gesetzen ineinander umwandelbare Erscheinungsformen eines letzten Urstoffes zu sein.

Zerfall der Elemente

Als Becquerel im Jahre 1896 entdeckte, daß Uranerze ohne jede äußere Einwirkung Strahlen aussenden, konnte man noch nicht absehen, welche Möglichkeiten sich hier der Erforschung atomarer Verhältnisse bieten. Die Analyse der Uranerze führte zwei Jahre später das Ehepaar Curie zur Entdeckung des Radiums. Die radioaktiven Strahlen, die dieses Element aussendet, erwiesen sich zum Teil als Träger positiver und negativer Elektrizität (Alpha- und Betastrahlen), zum Teil als Wellenstrahlung (Gammastrahlen). Ihre nähere Untersuchung brachte in wenigen Jahren die Entdeckung der

Auf den Spuren des Doktor Faust

Sie sind die wahren Nachfahren des Doktor Faust, der bekanntlich ergründen wollte, „was die Welt im Innersten zusammenhält".Sie, die Physiker der Europäischen Organisation für Nuklearforschung (Organisation Eu-ropeenne pour la Recherche Nucleaire) — ihre Kurzbezeichnung CERN stammt aus der Zeit, als der erste Buchstabe noch für „Conceil" stand —, gehen dafür aber keinen Pakt mit dem Teufel ein. Wie CERN-Vizepräsident Univ.-Prof. Wolfgang Kummer,Ordinarius für Theoretische Physik an der Technischen Universität Wien, betont, geht es um reine Grundlagenforschung,

Alles aus einer Kraft ?

Der Mikrokosmos lehrt uns den Makrokosmos verstehen. An einer wichtigen physikalischen Entdek- kung in Genf hat erfreulicherweise auch Österreich seinen Anteil.

Gesetze voll der Ästhetik

„Neue Wissenschaft” -war der Titel eines Beitrages (FURCHE 29/1987) über neue Einsichten der Physik. Im folgenden ein kritischer Kommentar zu diesem Thema.

An den Grenzen unserer Welt

Die Teilchenphysik erforscht die Bausteine der Materie. Sie dringt dabei bis an die Grenzen der menschlichen Erkenntnis vor.

Prüfstein der Naturphilosophie

Auf dem Gebiet der Teilchenphysik wird ihm zur Zeit die größte Aufmerksamkeit zuteil: dem Higgs-Boson. Das Teilchen mit dem ulkigen Namen ist einer der Prüfsteine für das Standard-Modell, die derzeit gültige Erklärung der Struktur des Mikrokosmos (siehe links). „Das Higgs-Boson ist wie der Eckstein eines Hauses: Wenn man ihn hinauszieht...” - Meinhard Regler, Experimentalphysiker und stellvertretender Direktor des Instituts für Hochenergiephysik der Osterreichischen Akademie der Wissenschaften wagt es nicht, den Gedanken zu Ende zu führen. Jedenfalls müßte das Standardmodell

Mit dem Heißluftballon auf Teilchenjagd

Daß alle Materie aus unsichtbar kleinen Teilchen aufgebaut ist, vermuteten schon im fünften Jahrhundert vor Christus der griechische Philosoph Leukipp und sein Schüler Demokrit. Sie nannten diese Teilchen atomos, was soviel wie „unteilbar” bedeutet. Im vorigen Jahrhundert waren die Chemiker die ersten Wissenschaftler, die geschlossen von der Existenz von Atomen ausgingen, die sie sich als eine Art fester Kü-gelchen vorstellten. Das noch heute gültige Periodensystem der Elemente, mit dem der russische Chemiker Dimitri Mendelejew die damals bekannten Atome klassifizierte, beruhte auf

Die Saiten des Universums

Das Institute of Advanced Study in Princeton ist ein Olymp der Wissenschaft. Es gibt keine Studenten, keine Doktoranden - wer dorthin berufen wird, soll durch nichts von seinen Forschungen abgelenkt werden. Hier arbeiteten einst Albert Einstein, Kurt Gödel und Robert Oppenheimer. Eines der auserwählten Genies, die gegenwärtig auf dem von der Außenwelt abgeschirmten Gelände der reinen Erkenntnis frönen, ist Edward Witten. Seine früheren Studenten nannten ihn „den Marsianer”, denn er scheint völlig in seiner faszinierenden Gedankenwelt zu leben. Witten, der unlängst vom

Das grosse Experiment

Die Materie besteht aus Atomen; ein Atom hat einen Kern (mit Protonen und Neutronen) sowie eine Hülle, in der Elektronen herumfliegen - das zählt zum Grundwissen der Chemie.Wie die Physik heute weiß, bestehen Atome noch aus kleineren Bausteinen: Protonen und Neutronen etwa bestehen aus je drei Quarks. Dabei gibt es verschiedene Arten von Quarks. Das Proton etwa ist aus zwei up- und einem down-Quark aufgebaut, beim Neutron ist es genau umgekehrt. Doch die moderne Teilchenphysik erklärt nicht nur die Materie so, dass sie aus weiteren subatomaren Bausteinen besteht (den sogenannten

Großes schwarzes Sommerloch

In Genf geht der größte Teilchenbeschleuniger der Welt in Betrieb. Die Physiker freut es. Ein wissenschaftlicher Außenseiter rechnet mit dem Schlimmsten. Wie soll da der Rest der Menschheit reagieren?Der Countdown zum größten Experiment der Menschheit läuft: Rund zehn Jahre hat es gedauert, den 27 Kilometer langen Teilchenbeschleunigerring namens Large Hadron Collider (kurz: LHC) in Genf zu bauen. Mit einer koordinatorischen Meisterleistung haben rund zweitausend Physiker und Ingenieure für die Fertigstellung des Mammutprojekts gesorgt. Der LHC ist bereits auf seine Arbeitstemperatur

Österreich bleibt also bei CERN. Gut so.

Die bisherigen und die bevorstehenden Forschungen am CERN reichen über die Physik hinaus. Das ist nur einer der Gründe, warum Österreich Partner am Forschungszentrum bleiben sollte.Gut so, dass die ministeriell kundgetane Absicht, die Mitgliedschaft Österreichs beim Europäischen Kernforschungszentrum CERN zu kündigen, fallen gelassen wurde. Somit ist die Mitwirkung der österreichischen Wissenschaft an den Forschungen des CERN, die mit gewaltigem Einsatz, vor allem mit Hilfe mächtiger Teilchenbeschleuniger und -detektoren den Aufbau der Materie aus ihren "elementarsten", kraftvoll

Schwarze Löcher, begehrte Teilchen

Die Europäische Organisation für Kernforschung, kurz: CERN, hat es nicht leicht. Kaum eine Forschungseinrichtung muss sich so häufig fragen lassen, was sie tue. Die Antwort: Grundlagenforschung betreiben. Die CERN-Forscher versuchen, die großen Rätsel der Physik, was denn die Welt im Innersten zusammenhält, zu lüften.Dafür betreibt die Organisation an der französisch-schweizerischen Grenze nahe Genf den größten Teilchenbeschleuniger der Welt. Der Beschleunigerring des LHC (Large Hadron Collider) misst 27 Kilometer und befindet sich rund 100 Meter unter der Erde. Hier werden

Spurensuche in der Zielgeraden

Das Kernforschungsinstitut CERN steht kurz davor, das seit Langem gesuchte Higgs-Teilchen zu entdecken - oder seine Existenz endgültig auszuschließen.Zum Jahresende ist das öffentliche Interesse an der Teilchenphysik wieder einmal stark nach oben geschnellt. Der Grund: De europäische Organisation für Kernforschung, besser bekannt als CERN, hielt in Zürich ein öffentliches Seminar ab. Im Vorfeld der Veranstaltung kursierten zahlreiche Gerüchte im Internet, wonach die Vortragenden die lang ersehnte Entdeckung des berüchtigten Higgs-Teilchens verkünden würden. Gemessen an dieser

Die Vermessung des Unsichtbaren

Astronomen haben die bisher umfangreichste Karte der Verteilung Dunkler Materie im Universum erstellt. Was genau die mysteriöse Substanz ist, bleibt aber unbekannt.Laut Astronomen bestehen nur etwa vier bis fünf Prozent des Universums aus "gewöhnlicher“ Materie. Das ist jener Stoff, aus dem Menschen, Pflanzen, Moleküle und Sterne zusammengesetzt sind. Der große Rest ist dunkel - aber vorhanden. Er setzt sich aus Dunkler Energie und Dunkler Materie zusammen. Erstere sorgt für die Expansion des Universums. Letztere bewirkt das Gegenteil, indem sie als unsichtbarer kosmischer Klebstoff

Die Faszination ständig neuer Rätsel

Am meisten fasziniert die Wissenschaft, wenn sie Rätsel löst. Die gegenwärtig spannendsten sind die Suche nach Grundbausteinen des Lebens auf dem Mars und nach Higgs-Boson.Anfang Juli hat wieder einmal das europäische Kernforschungsinstitut CERN bei Genf für mediales Aufsehen gesorgt. In einem via Internet übertragenen Seminar wurde über aktuelle Forschungsresultate am Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider) berichtet. Im Anschluss daran fand eine kurzfristig einberufene Pressekonferenz statt. Beides gab - nicht zum ersten Mal - Anlass zu Spekulationen über den Stand der

Der Neustart der "Weltmaschine"

Rund 27 Kilometer misst die unterirdische Umlaufbahn des "Large Hadron Collider", des größten Teilchenbeschleunigers der Welt im Europäischen Kernforschungszentrum (CERN) bei Genf. Wer sich in dieser weiträumigen Zone bewegt, tut gut daran, ein Rad zu benützen - so wie der polnische Wissenschafter Andrzej Siemko, der mit seinen Kollegen an der umfassenden Modernisierung der Anlage über gut zwei Jahre teilgenommen hat. Aufgrund eines Kurzschlusses Ende März hat sich die geplante Inbetriebnahme leicht verzögert; kürzlich ist die "Weltmaschine" wieder in Gang gesetzt worden. Drei Jahre

Aufbruch zur Therapie mit schnellen Teilchen

Große Spannung vor dem Start: Das Forschungszentrum MedAustron in Wiener Neustadt nutzt Hochenergie-Physik für die Krebsbestrahlung.

Die Jagd nach neuen Partikeln

27 Kilometer misst der unterirdische Ringtunnel des derzeit schnellsten und stärksten Teilchenbeschleunigers der Welt, des "Large Hadron Colliders"(LHC) im CERN bei Genf. Dieses Wunderwerk der Technik wird oft als "Weltmaschine" bezeichnet, denn dort wird an etwas sehr Grundsätzlichem geforscht: den kleinsten Bestandteilen der Materie und dem Aufbau des Universums. Im Ringtunnel werden zwei Teilchenstrahlen, in der Regel bestehend aus Paketen mit Milliarden von Protonen, in konträrer Richtung fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Diese werden dann in kürzesten Abständen - alle 50

"Das Universum ist ein BESCHLEUNIGER"

Im Dezember endet Rolf-Dieter Heuers Amtszeit als Generaldirektor des CERN. Der Stuttgarter Professor im Gespräch über Einsichten und Mysterien der Teilchenphysik. | Das Gespräch führte Martin Tauss

Innenansichten aus der Weltmaschine

Am CERN werden die weltweit größten Geräte genutzt, um die kleinsten Bestandteile der Materie zu erforschen. Die Flaggschiffe der Teilchenphysik haben aber auch eine ästhetische Faszination. Reflexionen zum Dialog von Wissenschaft und Kunst.

Zerfall des Higgs-Teilchens

CERN: Neuer Tunnel für kleinste Teilchen geplant

Physiker am größten Teilchenbeschleuniger der Welt planen ein Zukunftsprojekt mit gigantischen Ausmaßen -und Kosten. Falls ihre Pläne umgesetzt werden, entsteht bei der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) im französisch-schweizerischen Grenzgebiet bei Genf ein 100 Kilometer langer ringförmiger Tunnel teils unter dem Genfer See. In dem geplanten Beschleuniger FCC, für den insgesamt 24 Milliarden Euro veranschlagt sind, würden ab Ende der 2030er-Jahre Elektronen und Positronen auf Kollisionskurs gebracht. Der Tunnel des bestehenden Teilchenbeschleunigers LHC ist 27

Physik und Weltbild: Über den Sternen schweben

Was war vor dem Urknall? Was ist spukhafte Fernwirkung? Eine frei schweifende Meditation mit Blick auf das nächtliche Himmelszelt.