Aachen - Heisenberg-Professur: Herr Schmidt und die Elementarteilchen

Heisenberg-Professur: Herr Schmidt und die Elementarteilchen

Von: Katharina Menne
Letzte Aktualisierung:
16439706.jpg
Er will einen Stoff nachweisen, den es geben soll, obwohl ihn noch niemand gesehen hat: Teilchenphysiker Alexander Schmidt sucht nach Erklärungen für Dunkle Materie. Hier steht er vor einer 1:1-Abbildung des CMS-Detektors am Europäischen Zentrum für Kernforschung. Foto: Katharina Menne

Aachen. Während viele Kinder sich irgendwann damit abgeben, dass es nicht auf jede Warum-Frage eine Antwort gibt, hat Alexander Schmidt nie aufgehört, nach Erklärungen zu suchen. „Mich faszinieren die ganz grundlegenden Fragen über unsere Natur“, sagt der Teilchenphysiker mit leuchtenden Augen. Auch, wenn er erst vor wenigen Monaten in sein Büro im Physikzentrum der RWTH eingezogen ist, sind die Wandtafeln bereits mit Formeln übersät und die Tische mit wissenschaftlichen Aufsätzen.

Der Mann mit den grau-blonden Locken wird ab sofort mit einer Heisenberg-Professur den RWTH-Lehrstuhl für Experimentalphysik III A verstärken. Heisenberg-Professuren sind ein spezielles Förderprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Sie sollen auf wissenschaftliche Leitungspositionen vorbereiten und die Strukturentwicklung an den Hochschulen fördern. Zuvor leitete Schmidt, geboren in Schwetzingen, sechs Jahre lang eine Forschungsgruppe an der Universität in Hamburg. Langfristig steht in Aussicht, dass Schmidt die Institutsleitung von Professor Thomas Hebbeker übernehmen könnte.

Unverstandenes Mysterium

Doch noch steht die Forschung im Mittelpunkt seiner Aufmerksamkeit. Im Rahmen des Heisenberg-Stipendiums sucht der 40-Jährige nach sogenannten Axionen. Das sind neue, noch nicht nachgewiesene Elementarteilchen, die vielleicht das Phänomen der Dunklen Materie erklären können – jenem geheimnisvollen Stoff, den es geben soll, obwohl ihn noch nie jemand gesehen hat und von dessen Erforschung sich schon Stephen Hawking den nächsten großen Durchbruch in der Kosmologie erhoffte. Gerade einmal fünf Prozent der Energie im Universum gelten bislang als verstanden und mathematisch beschreibbar. Die anderen 95 Prozent sind nach wie vor ein Mysterium. Sie werden unterteilt in Dunkle Energie und Dunkle Materie.

Aufgrund verschiedener astrophysikalischer Beobachtungen, wie zum Beispiel der Rotation von Galaxien, haben Physiker darauf geschlossen, dass es Dunkle Materie geben muss. Da Axionen aber sehr leicht sind und möglicherweise nur gering mit den bekannten Teilchen wechselwirken, sind sie sehr schwer nachzuweisen. Schmidt plant nun, eine ganz neue Apparatur zu bauen, um den Axionen auf die Pelle zu rücken. Er möchte ausnutzen, dass sie eine winzig kleine Wirkung auf ein sie umgebendes elektromagnetisches Feld haben. Diese Störungen will er messen. Doch den dafür benötigten, hochleistungsfähigen Zehn-Tesla-Magneten gibt es zum Beispiel noch gar nicht.

Eines der bekanntesten Experimentierlabore dagegen, in dem Physiker aus der ganzen Welt der Natur auf den Grund gehen, ist das Europäische Zentrum für Kernforschung (CERN) in der Schweiz bei Genf. In riesigen unterirdischen Teilchenbeschleunigern prallen dort alle 25 Nanosekunden Protonen oder andere Elementarteilchen aufeinander. Mit Detektoren werden die dabei entstehenden Teilchen registriert und die Daten dann von Wissenschaftlern ausgewertet. Zusätzlich zu seiner Axionen-Forschung beteiligt Alexander Schmidt sich am CMS-Detektor-Experiment. Er hat während und nach seiner Doktorarbeit mehrere Jahre an dessen Inbetriebnahme mitgewirkt. Die Abkürzung steht für Compact-Muon-Solenoid, weil dort die Spuren von sogenannten Myonen mit besonders hoher Präzision registriert werden. Sie entstehen bei den Proton-Proton-Kollisionen.

Millionen Jahre beschäftigt

Die mit dem CMS-Detektor aufgezeichneten Datenmengen sind aber so umfangreich, dass die Forscher Millionen Jahre beschäftigt wären, wollten sie alle Teilchenkollisionen nachvollziehen. „Wir müssen stark auswählen und mit den richtigen Algorithmen nach Zusammenhängen und Ähnlichkeiten suchen“, sagt Schmidt. „Wir bewegen uns da an der Grenze des technologisch Machbaren.“ In diesen Datensätzen wurde 2012 das in den 70er Jahren theoretisch vorhergesagte Higgs-Boson gefunden, das entscheidend dafür verantwortlich ist, dass alles eine Masse hat. Es war ein lange gesuchtes Puzzleteil im Standardmodell der Teilchenphysik. Der Fund eine Sensation. Oder nicht?

„Man hofft eigentlich immer, dass man die theoretischen Vorhersagen im Experiment nicht bestätigen kann“, sagt Alexander Schmidt. „Das wäre eine wirkliche Sensation. Denn das würde bedeuten, dass wir dabei sind, etwas Neues zu entdecken, und dann würde es richtig spannend.“ Das ist aber bislang nicht passiert. So wurden am CERN auch noch keine neuen Teilchen gefunden, die das aktuelle Modell erweitern oder in Frage stellen würden. Und doch sind noch viele Fragen offen.

Das allerdings befeuert nur die „dem Physiker eingebaute Neugier“, wie Schmidt sagt. „Man kommt immer irgendwann an den Punkt, an dem man merkt, wie wenig wir bislang eigentlich verstanden haben.“ Das spornt ihn weiter an. „Wahrscheinlich könnte ich in der freien Wirtschaft mehr verdienen als in der Wissenschaft, aber ich liebe die Grundlagenforschung und die Arbeit mit Studenten. Und das bietet nur eine Universität.“

Leserkommentare

Leserkommentare (0)

Sie schreiben unter dem Namen:



Diskutieren Sie mit!

Damit Sie Artikel kommentieren können, müssen Sie sich einmalig registrieren — bereits registrierte Leser müssen zum Schreiben eines Kommentars eingeloggt sein. Beachten Sie unsere Diskussionsregeln, die Netiquette.

Homepage aktualisiert

Finden Sie jetzt neue aktuelle Informationen auf unserer Startseite

Wieder zur Homepage

Die Homepage wurde aktualisiert