Die Relativitätstheorie - einfach erklärtQuarks&CoVorschauAktuellArchiv

Aus Masse wird Energie, und umgekehrt E=mc2: Energie und Masse sind ineinander überführbar. Das heißt: aus einem sehr schnellen, beinahe Nichts kann Materie entstehen - das ist die bekannteste Idee der Relativitätstheorie. Was für den Laien unbegreifbar, ist für den Elementarteilchenphysiker Alltag: aus Bewegungsenergie wird in so genannten Teilchenbeschleunigern Materie erzeugt. Der größte Teilchenbeschleuniger der Welt befindet sich in einem ringförmigen, unterirdischen Tunnel mit 27 Kilometer Umfang. Er liegt in der Nähe von Genf im CERN, dem Europäisches Labor für Teilchenphysik. Dort gibt es vier gigantische Detektoren, alle so groß wie vierstöckige Häuser. In ihnen wird untersucht, was passiert, wenn bei hoher Energie Elektronen mit Positronen zusammenstoßen. Eines dieser Experimente heißt DELPHI. Das DELPHI-Experiment am CERN liegt 100 m unter der Erde. Hier forschen z.B. Physiker der Universität Karlsruhe. Sie sind am CERN aber nur eine kleine Gruppe unter 6500 Physikern aus 83 Ländern. Das Funktionsprinzip: Ausgangspunkt aller Teilchenstrahlen ist eine Teilchenquelle. Das ist z.B. ein erhitzter Draht, wie in einer Glühbirne. Negativ geladene Elektronen dampfen vom Draht ab und beschleunigen sich in einem Vakuum auf eine positive geladene Elektrode zu. In dem Beschleuniger werden außerdem noch Positronen verwendet. Insgesamt halten über 3.000 Magneten die Teilchen auf ihrer Bahn. Sie zwingen negativ geladene Elektronen in die eine, und positiv geladene Positronen in andere Richtung. Die Teilchen bewegen sich extrem schnell: ein Fußmarsch durch den Ring würde etwa sieben Stunden dauern; die Elektronen- und Positronenstrahlen lege diese Strecke mehr als 11.000 mal pro Sekunde zurück. Beinahe so schnell wie das Licht. Die enorme Energie der Bewegung verwandelt sich beim Zusammenstoß im Detektor dann auf einen Schlag in neue Materie. Forscher der Universität Karlsruhe im Kontrollraum für das Experiment DELPHI. Ein neuer, ganz besonderer Zusammenstoß wurde vor Kurzem von den Forschern aus Karlsruhe registriert: Aus den Winzlingen, Elektron und Positron, entstanden 100.000 mal schwerere Teilchen: ein Zwillingspaar aus Z-Bosonen. Sie haben jedoch nur ein sehr kurzes Leben (ihre mittlere Lebensdauer ist nur 10-25 s) und zerfallen sofort wieder in schon bekannte Teilchen: Quarks und Antiquarks. Die Physiker werden am CERN noch lange nach neuen Teilchen weitersuchen. Dafür werden sie den Beschleuniger demnächst komplett umbauen. Das wird mindestens 5 Jahre dauern. Danach sollen Protonen zur Kollision gebracht werden. So werden Zusammenstöße bei noch höherer Energie möglich und, so hoffen die Forscher, dadurch ganz neue Teilchen erzeugt. Kernfusion Ein Anwendungsbeispiel für "E=mc2 ist die so genannte Kernfusion. Sowohl die Sonne als auch die Wasserstoffbombe erzeugen ihre ungeheure Energie, indem sie Masse verbrennen. Die beiden Wasserstoffatome, die fusioniert werden, wiegen dabei etwas mehr, als das Endprodukt Helium. Die Massendifferenz entspricht nach Einsteins Formel genau der frei gewordenen Energie. Reinhart Brüning

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	1999 Westdeutscher Rundfunk	Sendedatum: 09.11.1999