An diesem Ort haben Kernphysiker soeben die Weltsensation namens Higgs-Boson entdeckt, hier haben zwei Nobelpreisträger ihre bahnbrechenden Forschungen betrieben, und hier treffen sich seit über 50 Jahren die brillantesten Physikerinnen und Physiker der Welt.

Herzstück des CERN ist der Large Hadron Collider (LHC), der 27 Kilometer lange Teilchenbeschleuniger, der in 100 Meter Tiefe in einem riesigen Kreis grösstenteils unter französischem Boden verläuft. Auch das CMS-Experiment, Compact Muon Solenoid mit vollem Namen, liegt in Frankreich: Hier werden mit einem ausgeklügelten Detektor die Teilchen gemessen, die beim rasanten Umlauf durch den Beschleuniger entstehen.

Kurz hinter dem ruhigen 3000-Seelen-Dorf Cessy taucht unvermittelt die beige Werkhalle auf, zwei grosse weisse Rohre gleissen in der Sonne. «Diese Rohre führen 100 Meter tief in den Boden zum Detektor», erklärt Roland Horisberger. Und dort unten, mitten durch den Detektor, verlaufen waagrecht zwei andere Rohre – jene des Teilchenbeschleunigers.

Horisberger, Physiker, 60 Jahre alt, ist vom Paul-Scherrer-Institut in Villigen und von der ETH angestellt, arbeitet aber seit 18 Jahren am Experiment mit dem Beschleuniger. Er und seine Forscherkollegen haben quasi das Kernstück entwickelt und zusammengebaut: den Pixeldetektor im Innersten des 15 Meter hohen und 21 Meter langen CMS-Detektors. Auf dem lebensgrossen Querschnittbild, das an der Wand der riesigen Konstruktionshalle hängt, misst der Pixelmesser gerade mal 30 Zentimeter und ist kaum sichtbar, dafür umso wichtiger bei der Erforschung des weltberühmten Higgs-Teilchens.

Inzwischen steht Horisberger mitten in der Halle. Hier wurde der ganze Detektor während vier Jahren zusammengebaut. Am Ende musste ein gigantischer Schiffskran gemietet werden, damit der 12 500 Tonnen schwere Koloss scheibenweise 100 Meter tief in die Röhre rund um den Beschleuniger hinabgesenkt werden konnte. Dort fand zuallerletzt, einen Monat vor dem grossen Start des LHC, der Pixelmesser seinen Platz. «Ein enormer Kontrast», bringt es der Aargauer Physiker auf den Punkt: «Hier trafen gröbste Schiffsbautechnik und feinste Mikrotechnik zusammen.»

Und das, damit heute im grössten Teilchenbeschleuniger der Welt die winzigsten vorstellbaren Teilchen gemessen werden können. Am CERN geht es oft um Superlative, im Grössten und im Kleinsten.

Zirka 10 bis 22 Sekunden kurz lebt beispielsweise ein Higgs-Teilchen, bevor es in seine Tochterteilchen zerfällt. «In dieser Zeit kommt es bei fast Lichtgeschwindigkeit etwa so weit, wie ein Proton Durchmesser hat – also quasi null», erklärt der Teilchenphysiker. Er gerät geradezu ins Schwärmen, wenn er von Elektronen, Protonen, Pionen und Myonen erzählt. Und vom gewaltigen Detektor aus massivstem Eisen, kompliziertesten Drähten und feinsten Messelektroden, der genau diametral gegenüber dem Atlas-Detektor liegt, dem zweiten grossen Experiment, dessen Forscher unabhängig von CMS die Existenz des Higgs feststellten. Sie alle konnten es jedoch nur nachweisen, indem sie es aus den gemessenen Tochterteilchen rekonstruierten.

Fünf Minuten später befindet sich Roland Horisberger im CMS-Kontrollzentrum neben der Produktionshalle. «Soeben haben wir einem Quark-Jet zugeschaut», sagt er und zeigt auf einen Grossbildschirm. Auf diesem erscheinen im Sekundentakt 3-D-Abbildungen von neu erzeugten Teilchen aus dem Detektor, die Abbildungen sind nur ein Bruchteil aller tatsächlichen Geschehnisse.

Laufend wachsen blaue Balken aus einem kapselförmigen Gebilde, dem Detektor, und verschwinden wieder, selten einmal taucht ein roter Balken auf – ein Quark. «Das ist Physik live», sagt Horisberger und hofft, dass er dereinst auch zuschauen kann, wie dunkle Materie erzeugt wird.

Im Kontrollraum herrscht ruhige Konzentration, neben den Bildschirmen stehen Kaffeebecher, ab und zu steht ein Mitarbeiter auf, bespricht sich kurz mit einem anderen und setzt sich dann wieder in Position. Hier sitzen rund um die Uhr ein Dutzend Physikerinnen und Physiker und überwachen das System, das so empfindlich ist, dass es jederzeit abstürzen kann und dann sofort wieder aufgestartet werden muss – zu viel kostbare Messzeit ginge sonst verloren. Zehn Terabyte Daten pro Sekunde werden hier im Innern des Experiments tagein, tagaus produziert. Das entspricht etwa 1,5 Millionen Festplatten von handelsüblichen Computern.

Lässt sich ein Problem am Computer nicht beheben, muss der Diensthabende einen Schutzhelm aufsetzen und mit dem Lift zum Detektor hinunterfahren, um den Schaden an einer der unzähligen Elektronikkarten vor Ort zu begutachten.

Für alle anderen ist der Zutritt gesperrt: Das LHC-System, das mit den stärksten Magneten der Welt ausgerüstet ist, ist unglaublich fragil und muss mit Unmengen von flüssigem Helium auf –271,3 Grad Celsius hinuntergekühlt werden. Verändern sich die Magnete auch nur im Geringsten, geraten die Protonen aus ihrer Umlaufbahn, knallen in die Wand und gehen verloren. Auch wenn alles nach Plan verläuft, schwächen sie sich im Lauf der Stunden ab, das heisst, sie werden durch die Kollisionen in den beiden Experimenten aufgebraucht. Dann ist Nachschub nötig, und der wird von einem riesigen Beschleuniger-Kontrollzentrum aus programmiert.

Zehn Minuten Autofahrt weiter, ebenfalls mitten im Grünen, aber näher beim eigentlichen CERN-Gelände, liegt deshalb ein weiterer Gebäudekomplex: das Kontrollzentrum in Prévessin. Hier werden täglich neue Teilchen vorbeschleunigt und in die LHC-Umlaufbahn eingeschleust. In einem riesigen Raum mit hellblauen Wänden und einer grossen Fensterfront sitzen Dutzende von Physikerinnen und Informatikern aus aller Welt vor unzähligen riesigen Bildschirmen. Darauf haben sie rund um die Uhr den Überblick, wo wie viele Protonen unterwegs sind, und sie geben per Knopfdruck den Befehl, wenn eine neue Ladung gestartet werden muss.

Im Vorraum zeigt ein grosses Plakat auf, welche Schlaufen die Protonen bei der Vorbeschleunigung nehmen, bis sie dann ihr Eiltempo erreicht haben und eingespeist werden können – mit 99,99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit, sehr viel schneller wird es wahrscheinlich nie gehen. Verblüffend: Der eine Vorbeschleuniger des LHC-Rings ist ein Teil, der bereits 1959 als einer der ersten Beschleuniger in Betrieb genommen wurde. «Er arbeitet noch heute hervorragend», sagt Horisberger.

Nach ein paar weiteren Autominuten gelangt man von Prévessin zum CERN-Hauptgelände. Hier befindet sich auch das Besucher-Empfangszentrum. Ein Dutzend französischsprechende Jugendliche marschieren stolz mit leuchtend orangen Bauarbeiterhelmen auf den Köpfen hin und her: Sie werden gleich zu einer Führung zu einem Experiment aufbrechen. Täglich treffen Besucher aus aller Welt ein, auf Anmeldung bietet das CERN kleine Rundgänge zu ausgewählten Experimenten. Der grösste Teil des Geländes ist frei zugänglich: Was hier entdeckt wird, soll allen Interessierten zur Verfügung stehen.

Berühmtestes Beispiel ist das World Wide Web, das der Physiker Tim Berners-Lee 1989 entwickelte, um die enorme Menge an CERN-Wissen mit Kernphysikern an allen Universitäten der Welt zu teilen. Die weltweit erste Web-Adresse der Welt http://info.CERN.ch kann übrigens immer noch angeklickt werden und erzählt detailliert die Entwicklung des World Wide Web.

Für CERN-Mitarbeitende ist das bereits ein alter Hut, sie arbeiten längst mit GRID, einem noch viel effizienteren Kommunikationssystem, das Physikern aus aller Welt den Zugriff auf die unglaublichen Datenmengen der Experimente erlaubt. Und vielleicht bald auch in unserem Alltag Platz findet.

Hinter dem Besucherzentrum reihen sich zahlreiche ähnlich graue und schachtelartige Gebäude. Zwar sind sie gnädig in Grünanlagen eingebettet, aber etliche Bauten hätten dringend eine Auffrischung nötig. Am CERN landet das Geld in der Forschung statt in pompösen Fassaden.

Dafür zeigen die Strassennamen, was hier zählt: Route Albert Einstein, Route Paul Scherrer oder Route Marie Curie heissen die unspektakulären kleinen Betonsträsschen, rund 25 Kilometer lang insgesamt, welche die rund 600 Gebäude miteinander verbinden und den Geist der grossen Physiker stets präsent halten. Auf dem CERN-Gelände steht ein komplettes kleines Städtchen mit einer Poststelle, einem Kindergarten, einem Fahrradverleih, drei Hotels, einer eigenen Feuerwehr, einem Fitnessparcours sowie einem Fussballfeld. Und für einen entspannten Feierabend sorgen unter anderem ein Yoga-Club, ein Jazz-Club und ein CERN-Chor.

Rund 2400 Angestellte arbeiten permanent für das CERN, darunter auch Putzfrauen, Feuerwehrmänner und Restaurationsmitarbeiterinnen. Ausserdem reisen jährlich über 10 000 Gastwissenschafter aus 85 Ländern für ein paar Tage, Wochen oder Monate an. Ihre Gehälter finanziert die jeweilige Universität.

Gleich hinter dem Empfangsgebäude liegt das Haus der Theoretiker, sichtlich eines der älteren: Die meisten Büros hinter den Holztüren sind winzig und vollgestopft. In einem türmen sich mysteriöse Drähte und Geräte, nebenan sitzen drei junge Physiker dicht gedrängt hinter ihren Bildschirmen, und das Büro ein paar Türen weiter dominieren zwei enorme alte Schiefer-Wandtafeln, vollgekritzelt mit wilden, für Nichtphysiker total unverständlichen Formeln. Davor sitzt ein indischer Physiker und starrt auf den Laptop, der mit ebenso vielen verwirrenden Zeichen gefüllt ist.

Felix Bloch, Werner Karl Heisenberg und Oskar Klein – für Physiker die ganz grossen Namen: Sie alle sassen einst auf der Terrasse vor dem Hauptrestaurant oder eilten durch die Gänge mit den hölzernen Türen und Wandabdeckungen. Auch heute wandern tagein, tagaus kleine Gruppen von Forschenden durch die altehrwürdigen Gänge. Die allermeisten locker bis sehr lässig in Jeans und T-Shirts gekleidet. Ein Blick aus dem obersten Stock des Gebäudes zeigt: Auf den Strassen und Plätzen bewegen sich ebenfalls ständig Menschengruppen, sie strömen aneinander vorbei, fast wie Teilchen in Extremzeitlupe, und wenn sie zusammentreffen, lösen ihre Ideen manchmal bahnbrechende Reaktionen aus.

Gebäude 40, etwas weiter hinten, ist eines der schöneren hier, neuer Beton, glänzendes Glas. Laut Horisberger ist es das «intellektuelle Herzstück» des Geländes. Die Forscher seines CMS-Experiments haben hier ein Büro im vierten Stock, «hart umkämpfter Raum». Deshalb finden so viele wichtige Besprechungen formlos im Restaurant oder auf der Terrasse statt. Bei den Café-Tischen in der Halle von Gebäude 40 sitzen soeben sechs junge Männer und eine Frau um ein Blatt Papier und diskutieren intensiv. Sogar die ersten Pläne für die Experimente des Teilchenbeschleunigers wurden bei einer Tasse Kaffee auf eine Papierserviette gezeichnet.

Vom CMS-Büro aus geht die Aussicht auf eine freundliche Landschaft mit Bäumen und Wiesen. Im Rauminneren stehen sechs verschiedene Stühle, vier Tische, zwei Metallschränke, ein grosser Computerbildschirm – der Raum ist karg, nur ein paar halb leere Colaflaschen bringen einen Farbtupfer hinein. Für Roland Horisberger ist es ein schöner Gedanke, an einem Ort zu arbeiten, an dem schon Nobelpreisträger getüftelt haben. «Aber weit wichtiger ist mir, dass ich heute mit exzellenten Kollegen zusammenarbeiten und den Ausbau des CMS-Experiments für 2018 planen kann.»

Am Himmel setzt soeben ein Flugzeug zur Landung auf dem fünf Kilometer entfernten Flughafen Genf Cointrin an, vor dem Eingang fährt ein Tram in zwanzig Minuten zum Hauptbahnhof Genf Cornavin. CERN-City jedoch ist ein Ort für sich, Weltklasse, aber unspektakulär, und noch weit internationaler als Genf. Hier ist die gemeinsame Sprache die Physik; sie verbindet Forscher mit derselben Leidenschaft: Etwas zu entdecken, das unsere Welt erklären kann. Die Riesenmagnete oder die grünen Wiesen vor dem CERN – allem zugrunde liegt letztlich die Teilchenphysik.

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