Superhirn Günther Dissertori: Von der Unendlichkeit zur Hochschule - Chronik

An Ihrer Hochschule vergeben die Studierenden &bdquo;Goldene Eulen“ an Professoren für exzellente Lehre. Sie haben mehr als eine solche Auszeichnung bekommen. Weil Sie besonders gut erklären können? Prof. Günther Dissertori: Es scheint so zu sein. Nun was ist das Besondere an meiner Lehre? Ich nenne es das 3 E-Prinzip: Enthusiasmus, Empathie und Erwartungsmanagement. Das erste leuchtet sofort ein: Nur wer sein Thema mit Begeisterung vorträgt, fesselt seine Zuhörer. Doch auch der zweite Punkt ist wichtig. Für mich bedeutet das, mich in meine Zuhörer hineinzuversetzen. Würde ich an ihrer Stelle verstehen, was ich ihnen erkläre? Da muss man sich selber und seinen Vortrag in Frage stellen, bis hinunter zur Wortwahl. Das dritte ist die klare Kommunikation dessen, was ich von meinen Studierenden erwarte. Dann nutze ich meine Chance für eine empathische Erklärung: Was ist ein Higgs-Teilchen – und warum ist die Entdeckung, an der Sie beteiligt waren, eine solche Sensation gewesen? Prof. Dissertori: Die rein technische Erklärung, was das Teilchen ist, ist sehr schwierig. Einfacher ist die Frage nach der Bedeutung seiner Entdeckung. Das Teilchen hat nämlich eine ganz fundamentale Eigenschaft: Bei seiner Wechselwirkung mit (fast) allen anderen Teilchen in der Natur verleiht es diesen deren Masse. Ohne Masse würden sich alle Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und die Bildung von Atomen wäre nicht möglich. Ohne das Higgs-Teilchen gäbe es also letzten Endes auch uns nicht. Dass es dieses Teilchen geben sollte, war schon lange vor der Entdeckung bekannt. Aber gerade weil diese über 50 Jahre nicht gelungen war, war der experimentelle Nachweis dann eine solche Sensation. Wie muss man sich das vorstellen, dass ein Teilchen einem anderen Masse verleiht? Prof. Dissertori: Ich versuche es mit einem Gleichnis: Stellen Sie sich einen Saal vor bei einer größeren Veranstaltung, mit einem Buffet und vielen Gästen. Die Gäste sind die Higgs-Teilchen, zusammen bilden sie das Higgs-Feld und sind im Saal verteilt. Nun kommt der prominente Stargast, das wäre in unserem Bild das andere, noch masselose Teilchen. Der Stargast will durch den Raum zum Buffet und ein Glas Champagner trinken, aber alle anderen Gäste stehen ihm nicht nur im Weg, sie scharen sich sogar um ihn als Stargast. Und nun kommt der Prominente nur noch langsam vorwärts. Würden wir die Gäste nicht sehen können, sondern nur den Star der Veranstaltung, dann würden wir glauben, er bewegt sich so langsam, weil er so schwer ist. So ist das auch mit den Higgs-Teilchen: Wir sehen nur die Auswirkungen. Nur das Licht spürt das Higgs-Teilchen nicht und bewegt sich weiter in Lichtgeschwindigkeit. Woher kommt das Higgs-Teilchen? Prof. Dissertori: Es ist nur Sekundenbruchteile nach dem Urknall entstanden. Diese erste Phase des Universums kann man sich als sehr heiße Suppe aus Elementarteilchen vorstellen, die sich ausgebreitet hat. Erst nach 380.000 Jahren war sie soweit abgekühlt, sind die ersten Atome entstanden. Über viele Millionen Jahre hinweg hat sich dieser Atomnebel immer weiter verdichtet, Sterne sind entstanden und vergangen. Unsere Sonne ist etwa 9 Milliarden Jahre nach dem Urknall entstanden. Wir gehen also zurück bis zu den Anfängen des Universums. Doch was war davor? Und was kommt danach? Prof. Dissertori: Die Wissenschaft geht davon aus, dass &bdquo;am Anfang“ nur eine geballte Energie da war. Aus dieser entstand Materie. Beim Urknall entstanden aber auch Raum und Zeit. Die Frage nach dem &bdquo;davor“ erübrigt sich sozusagen, denn die Zeit selbst ist erst mit dem Urknall entstanden. Das klingt wie eine Ausrede, ich weiß. Aber in dieser Theorie ist es so. Was bringt die Zukunft? Das ist nur zum Teil vorhersehbar. Wir wissen, dass unsere Sonne in ein paar Milliarden Jahren nicht mehr so wie heute leuchten und das Leben auf der Erde verschwinden wird. Und wir sehen, dass sich das Universum immer weiter ausbreitet. Und das auch zunehmend schneller. Welche Konsequenzen das letztlich haben wird, ist reine Spekulation. Vielleicht ist dann irgendwann alles dunkel, weil alles voneinander unendlich weit weg ist, und damit auch das Licht der Sterne. Aber bis dahin dauert es noch sehr, sehr lange, viel länger als unser Sonnensystem bestehen wird. Winzigste Teilchen, das unendliche Universum – beide Dimensionen liegen eigentlich außerhalb unserer Vorstellungskraft. Wie stellen Sie sich die Unendlichkeit vor? Prof. Dissertori: Da muss ich ganz ehrlich sein, ich kann sie mir nicht wirklich vorstellen. Die Mathematik kann damit rechnen, die Wissenschaft damit arbeiten. Aber eigentlich ist unser menschliches Gehirn nicht so &bdquo;verdrahtet“, dass es Unendlichkeit begreifen kann. Egal, was wir uns vorstellen, die Unendlichkeit ist größer. Ich habe übrigens auch das Gefühl, dass unser Gehirn die Exponentialfunktion nicht intuitiv verstehen kann. Deshalb unterschätzen wir die Auswirkungen, wenn etwas nicht linear, sondern exponentiell ansteigt. Das hat sich bei der Corona-Pandemie gezeigt, das zeigt sich beim Klimawandel. Wir hinken der Entwicklung hinterher, weil wir sie nicht intuitiv verstehen können. Kommen wir auf das Higgs-Teilchen zurück: Wie muss man sich den Moment der Entdeckung vorstellen? Prof. Dissertori: Es gibt Entdeckungen, die hängen von einem Moment ab. Beim Higgs-Teilchen war das anders. Da erstreckte sich das über eine gewisse Zeit. Resultate in Experimenten, die von den Vorhersagen abgewichen sind... neue Experimente mit größeren Abweichungen ... Diskussionen in der Forschungsgruppe ... zunächst die Vermutung und schlussendlich die Gewissheit. Da war die Aufregung schon sehr groß, uns war ja klar, welche Sensation die Entdeckung war. Ihnen liegt der Nachwuchs nicht erst auf akademischem Niveau am Herzen – wie begeistert man Buben und insbesondere Mädchen für die Physik und andere MINT-Fächer? Prof. Dissertori: Das ist in der Tat ein großes und wie ich finde, ein gesellschaftliches Thema. Gerade was den Anteil der Frauen in diesem Bereich angeht. Dass sich so wenige Mädchen an die Physik bzw. an MINT-Fächer wagen, hat nämlich ganz viel mit Stereotypen zu tun. Nur wenn Mädchen in der Kita nicht mehr automatisch in die Puppenecke gesetzt werden, kann sich hier etwas ändern. Aber auch der Unterricht an den Schulen muss anders werden. Wenn ich Kindern aufzeige, wo überall in ihrem Alltag Physik drin ist, Beispiele aus ihrem Kontext liefere und das in ihrer Sprache erkläre, dann kann ich sie dafür begeistern. Zurück zur Forschung: Woran arbeiten Sie aktuell? Prof. Dissertori: Die Forschungen am CERN gehen weiter. Das Higgs-Teilchen wird detailliert vermessen, Eigenschaften erforscht. Doch seit einigen Jahren geht meine Forschung auch in die medizinische Richtung. Wir haben einen neuartigen Scanner für das Gehirn entwickelt. Der kann Ablagerungen, Plaques, sichtbar machen, die in Verbindung stehen mit der Entwicklung von Demenzerkrankungen. Findet man die Plaques rechtzeitig, kann man hoffentlich mit zukünftigen Medikamenten eingreifen, bevor eine Demenz entsteht. An der ETH wird auch zu &bdquo;carbon capturing and storage“ (CSS) geforscht, also Möglichkeiten, CO2 aus der Atmosphäre zu nehmen und einzulagern. Rettet Ihre Hochschule die Welt? Prof. Dissertori: Allein schaffen wir das nicht. Aber wir können und wollen unseren Teil dazu beitragen, in dem wir Voraussetzungen schaffen, die das Problem der Treibhausgase in den Griff bekommen. CCS ist ein Element darin. Und die Idee, CO2 direkt an der Quelle abzufangen und zu lagern, hat ein großes Potenzial. Wir forschen aber auch an synthetischen Treibstoffen direkt aus Luft und Sonnenenergie. Das Ganze ist ein gewaltiges Puzzle, aber wenn wir nichts tun, fliegt es uns um die Ohren. Braucht es mehr Wissenschaft in der Politik? Prof. Dissertori: Wir haben große gesellschaftliche Herausforderungen vor uns. Die Wissenschaft kann Szenarien zur Lösung aufzeigen, aber Entscheidungen, die die Gesellschaft betreffen, muss die Gesellschaft treffen.