Beim 69. Treffen der Nobelpreisträger in Lindau diskutieren preisgekrönte Wissenschaftler und Jungforscher aus aller Welt über ganz große und ganz kleine Probleme.
Lindau - Das erste Bild eines Schwarzen Lochs, der Nachweis der seit Jahrzehnten postulierten Gravitationswellen – die Astrophysik konnte zuletzt beachtliche Erfolge verbuchen. Trotzdem ist ihr Bild vom Universum lückenhaft. Und das ist noch eine wohlwollende Umschreibung der Tatsache, dass die Physik über den allergrößten Teil des Kosmos nach wie vor nur spekulieren kann. Denn nach dem vorherrschenden Modell macht die uns bekannte Materie nur knapp fünf Prozent des Universums aus. 95,1 Prozent entfallen auf Dunkle Materie und Dunkle Energie. Die Begriffe rühren daher, dass beides bis heute nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden konnte.
Passend dazu diskutierten diese Woche bei der 69. Nobelpreisträgertagung in Lindau vier preisgekrönte Astrophysiker und eine Doktorandin dieses Fachgebiets über „Die dunkle Seite des Universums“. Niemand könne die Dunkle Materie sehen, und doch sei sie überall – „auch in dem Saal, in dem wir gerade sitzen“, sagt David Gross. „Jeder von uns wird in jeder Sekunden von Hunderten Dunkle-Materie-Partikeln durchströmt“, so der Physik-Nobelpreisträger des Jahres 2004.
Zum Glück gebe es zwischen diesen Partikeln und der Materie, aus der wir bestehen, nur sehr schwache Wechselwirkungen. Daher sei das Teilchenbombardement auch nicht gesundheitsschädlich. Die schwache Wirkung der Dunklen Materie bedingt aber zugleich ihre schwierige Nachweisbarkeit.
Dass Dunkle Materie existiert, bezweifelt niemand auf dem Podium. Computersimulationen führten ziemlich genau zur Struktur des heutigen Universums, wenn man Dunkle Materie in die Modelle einbeziehe, sagt Kirsten Hall, die an der John Hopkins University in Baltimore in Astrophysik promoviert. Auch wenn der direkte Nachweis bis heute nicht gelungen sei, könne man die Dunkle Materie an ihren Wirkungen erkennen, so Gross. So ließen sich die Bewegungen von Sternen und Galaxien nur mit dem Vorhandensein großer Mengen an zusätzlicher Materie und den von ihr ausgehenden Anziehungskräften erklären. Die sichtbare Materie reiche dazu bei weitem nicht aus.
Aber wie könnte diese geheimnisvolle Materie beschaffen sein, ohne die viele Formeln der Astrophysiker nicht aufgehen würden? „Es gibt eine ganze Reihe von Kandidaten“, sagt George Smoot von der University of California (Nobelpreis 2006). Diskutiert wird etwa über sogenannte Wimps. Das Akronym steht für massereiche Teilchen mit schwacher Wechselwirkung. Um diese geheimnisvollen Partikel aufzuspüren, bauen Physiker immer größere und empfindlichere Detektoren, in denen bei extrem tiefen Temperaturen nach Spuren dieser rätselhaften Teilchen gesucht wird. In zehn bis 15 Jahren, so die Einschätzung der Experten, könnte der Nachweis gelingen.
Noch mysteriöser als die Dunkle Materie ist die Dunkle Energie, über deren Natur ebenfalls noch gerätselt wird. Sie könne aber hervorragend erklären, warum das Universum immer schneller expandiert, sagt Adam Riess, der für diese Entdeckung 2011 den Physiknobelpreis erhielt.
Doch welchen Nutzen bringt die Beantwortung solcher Fragen der Menschheit? Die Forschung an Dunkler Materie werde höchstwahrscheinlich nicht zur Entwicklung eines Super-Vitamindrinks führen, räumt Brian Schmidt ein, der 2011 zusammen mit Riess und Saul Perlmutter ausgezeichnet wurde. Der zweite Teil seiner Antwort – die so ähnlich auch von den anderen Diskutanten zu hören ist – klingt fast schon philosophisch: „Es geht darum, das Universum, in dem wir leben, besser zu verstehen“. Auf der anderen Seite könnten auf dem Weg dorthin auch neue, bislang unbekannte Phänomene entdeckt werden, die in Zukunft vielleicht zu nützlichen Anwendungen führen.
Ein Grundlagenforscher wisse nie vorher, auf welche Entdeckung er womöglich mal stoßen werde, sagt Gérard Mourou. Der Franzose erhielt im vergangenen Jahr zusammen mit Donna Strickland und Arthur Ashkin den Physik-Nobelpreis für bahnbrechende Verbesserungen in der Lasertechnik, die zum Teil längst Eingang in den Alltag gefunden haben – etwa in der Augenheilkunde.
Die Idee zur medizinischen Anwendung von Hightech-Lasern sei ihm gekommen, als einer seiner Studenten bei der Arbeit im Labor einen Laserstrahl ins Auge bekam. Der Augenarzt habe sich bei der anschließenden Untersuchung gewundert, wie präzise der Laser die Netzhaut des Studenten verletzt hatte. „Deshalb haben wir weiter in diese Richtung geforscht“, erzählt Mourou. Der Nobelpreisträger hielte es aber für falsch, weniger Geld für die Erforschung des Universums auszugeben und dafür mehr anwendungsbezogene Wissenschaft zu betreiben. „Wir brauchen beides!“
Auffällig ist, dass das Megathema Klimawandel bei der diesjährigen Lindauer Tagung eher am Rande mitläuft. Obwohl es sich bei Wetter und Klima ganz eindeutig um physikalische Phänomene handelt. Immerhin kommt in einer vom Süßwaren- und Tiernahrungshersteller Mars gesponserten Morgenveranstaltung die renommierte US-Meeresforscherin Sylvia Earle zu Wort – mit einem eindringlichen Appell zum Schutz der Ozeane und des Klimas. „Sie sind die erste Generation, die die Größe der Probleme kennt – und die letzte Generation, die etwas dagegen tun kann“, gibt die 83-Jährige ihren jungen Zuhörern mit auf den Weg.
Auch für den Laserphysiker Mourou ist der Klimawandel derzeit das größte Problem der Menschheit, wie er auf einer Pressekonferenz bekennt. Er selbst hofft mit seiner Forschung einen Beitrag zu einer klimafreundlicheren Energieversorgung leisten zu können und dabei gleich auch noch den gefährlichen Atommüll loszuwerden. Im Labormaßstab sei es bereits möglich, radioaktive Stoffe mit Hilfe energiereicher Laserstrahlen in unschädliche Substanzen zu verwandeln und gleichzeitig große Mengen an Energie zu gewinnen. „Man müsste das nur noch im großen Stil anwenden.“
