Die di­cke KATRIN wiegt Geis­ter­teil­chen

Rät­sel­fo­to zeig­te das Gro­ß­ex­pe­ri­ment am KIT

Pforzheimer Kurier - - SÜDWESTECHO -

Die rich­ti­ge Lö­sung von Teil 2 un­se­res Som­mer­rät­sels lau­tet „Karls­ru­he(r) Tri­ti­um Neu­tri­no Ex­pe­ri­ment“, (kurz: KATRIN) am Karls­ru­her In­sti­tut für Tech­no­lo­gie (KIT). Auch wenn das Rät­sel aus der Wis­sen­schafts­welt nicht ganz ein­fach zu kna­cken war: 11 245 Le­ser be­tei­lig­ten sich die­se Wo­che am Ge­winn­spiel.

Eg­gen­stein-Leo­pold­sha­fen. Wenn Gui­do Dr­ex­lin lie­be­voll über „un­se­re Katrin“spricht, dann er­zählt er we­der von sei­ner Toch­ter, noch von ei­nem an­de­ren ihm na­he­ste­hen­den Men­schen. Nein, dann meint er ei­ne Gi­gan­tin mit ei­nem ge­wal­tig di­cken Bauch aus Edel­stahl: 24 Me­ter lang und zehn Me­ter breit ist der Leib die­ser „Katrin“, die sich ge­nau­ge­nom­men ja mit Groß­buch­sta­ben schreibt: „KATRIN“.

Die­se Ab­kür­zung steht für das „Karls­ru­he(r) Tri­ti­um Neu­tri­no Ex­pe­ri­ment“– und da­mit für ei­nen der gro­ßen Grund­la­gen­ver­su­che der Wis­sen­schaft. Er könn­te ein neu­es Ver­ständ­nis da­für lie­fern, wie das Uni­ver­sum be­schaf­fen ist. Dass die­ses Gro­ß­ex­pe­ri­ment KATRIN genau­so heißt wie vie­le weib­li­che We­sen, ist kein Zu­fall. „Phy­si­ker ha­ben so ei­nen Spleen, Ex­pe­ri­men­te mit Frau­en­na­men zu be­nen­nen – weil es so we­ni­ge Frau­en bei uns gibt“, sagt Pro­jekt­lei­ter Dr­ex­lin la­chend. Der Astro­teil­chen­phy­si­ker ist Pro­fes­sor am Karls­ru­her In­sti­tut für Tech­no­lo­gie (KIT). Ge­mein­sam mit ei­nem in­ter­na­tio­na­len Kol­le­gen­team hat er KATRIN auf dem Cam­pus-Nord bei Leo­pold­sha­fen er­schaf­fen. „Die ers­te Idee da­zu hat­ten wir 2001 bei ei­nem Se­mi­nar auf Burg Lie­ben­zell“, er­in­nert sich Dr­ex­lin. Der­zeit lau­fen noch Vor­ver­su­che mit KATRIN, erst 2018 star­tet die ei­gent­li­che hei­ße Pha­se des Ex­pe­ri­ments – so auf­wen­dig war der Auf­bau der so­ge­nann­ten Neu­tri­no-Waa­ge. Mit dem klas­si­schen Wie­gen al­ler­dings hat das nichts zu tun. Im­mer­hin geht es um Neu­tri­nos, die leich­tes­ten al­ler be­kann­ten Ele­men­tar­teil­chen – sie wer­den auch Geis­ter­teil­chen ge­nannt. Sie wech­sel­wir­ken nicht mit an­de­rer Ma­te­rie. „Wenn Sie ein Neu­tri­no auf die Kü­chen­waa­ge le­gen, fällt es durch die Waa­ge, durch die Kü­che und die Er­de hin­durch“, er­klärt Dr­ex­lin lau­nig. Um die Mas­se der un­vor­stell­bar win­zi­gen Winz­lin­ge zu mes­sen, müs­sen die For­scher ei­nen Um­weg ge­hen: über den Zer­falls­pro­zess von Tri­ti­um. „Wenn Tri­ti­um zer­fällt, ent­ste­hen Elek­tro­nen und Neu­tri­nos“, er­läu­tert Dr­ex­lin. Sein Team misst in dem Rie­sen­spek­tro­me­ter, wie viel Ener­gie den Elek­tro­nen bleibt und wie viel Ener­gie die Neu­tri­nos aus dem Zer­fall so­zu­sa­gen weg­ge­tra­gen ha­ben. Da nach Ein­stein Mas­se ei­gent­lich Ener­gie ist, lässt sich so die Mas­se der Geis­ter­teil­chen be­stim­men.

Das in­ter­na­tio­na­le For­scher­team um Dr­ex­lin führt die Ar­beit der Phy­sik-No­bel­preis­trä­ger Ta­k­aa­ki Ka­ji­ta und Ar­thur McDo­nald wei­ter: „Die bei­den hat­ten ge­zeigt, dass Neu­tri­nos ei­ne end­li­che, aber nach wie vor un­be­kann­te Ru­he-Mas­se ha­ben“, sagt Dr­ex­lin – und KATRIN soll die­se Mas­se nun er­mit­teln. Das kön­ne Kon­se­quen­zen für das wis­sen­schaft­li­che Bild vom Wel­tall und sei­ner Ent­ste­hung ha­ben: „Je schwe­rer Neu­tri­nos sind, des­to stär­ker ist ihr Ein­fluss.“Die Ele­men­tar­teil­chen spie­len bei­spiels­wei­se auch bei Fu­si­ons­re­ak­tio­nen im In­nern von Ster­nen ei­ne Rol­le – und bei Spe­ku­la­tio­nen um bis­her un­be­kann­te Ex­tra-Di­men­sio­nen.

Men­schen wie der Astro­phy­si­ker Dr­ex­lin, die am Gr­und­ver­ständ­nis vom Uni­ver­sum rüt­teln – ge­ra­ten sie ei­gent­lich fast zwangs­läu­fig in Kon­flikt mit re­li­giö­sen Ide­en? Glau­be und Wis­sen­schaft sei­en für ihn „kein Wi­der­spruch“, sagt Dr­ex­lin. Denn die ganz gro­ßen Fra­gen blie­ben be­ste­hen. „Wes­halb es das Uni­ver­sum gibt, wer­den wir nie wis­sen“, da­von ist der For­scher über­zeugt.

Dem be­deu­ten­den Teil-Rät­sel, das KATRIN den­noch lö­sen soll, ent­spricht auch der gi­gan­ti­sche Auf­wand, den die Karls­ru­her For­scher da­für trei­ben. Die di­cke KATRIN ver­fügt über den größ­ten Hoch­va­ku­um-Tank welt­weit. „Wir ha­ben

KIT-For­scher rüt­teln am Bild vom Wel­tall

ein Ul­trahoch­va­ku­um wie auf der Mond­ober­flä­che ge­schaf­fen“, be­tont Dr­ex­lin. Sehr kalt ist KATRIN auch: Mi­nus 270 Grad herr­schen in der An­la­ge mit su­pra­lei­ten­den Ma­gne­ten. Rund 30 000 Dräh­te sind im Ver­suchs­be­häl­ter ge­spannt – mit „Zehn­tel­mil­li­me­ter-Ge­nau­ig­keit“, wie Dr­ex­lin sagt. Und ei­ne sta­bi­le Hoch­span­nung von 18 600 Volt ha­ben die For­scher er­zeugt – das war ei­ne der gro­ßen Her­aus­for­de­run­gen.

Zehn Jah­re dau­er­te der Ver­suchs­auf­bau, ehe erst­mals Elek­tro­nen durch den Bauch von KATRIN flie­gen konn­ten. Das Bud­get des Groß­ver­suchs be­trägt 60 Mil­lio­nen Eu­ro – al­lein sechs Mil­lio­nen Eu­ro hat der rie­si­ge Edel­stahl­tank ge­kos­tet. „Heu­te wür­de er wahr­schein­lich zwölf Mil­lio­nen kos­ten“, sagt Pro­jekt­lei­ter Dr­ex­lin.

Höchst ner­ven­auf­rei­bend war schon der Trans­port des Tanks: Her­ge­stellt wur­de er in Deg­gen­dorf an der Do­nau, nur rund 350 Ki­lo­me­ter vom KIT ent­fernt. Doch ein Trans­port über Stra­ßen war un­mög­lich – al­so muss­te der Be­häl­ter ei­nen un­glaub­li­chen Um­weg von 8 600 Ki­lo­me­tern über Flüs­se und Mee­re ma­chen. Als der glän­zen­de Rie­se 2006 am Rhein­ufer bei Leo­pold­sha­fen lan­de­te, ver­folg­ten Zehn­tau­sen­de Schau­lus­ti­ge den Wei­ter­trans­port durch die en­gen Dorf­stra­ßen bis zur For­schungs­stät­te. Dort kann KATRIN nun mit noch im­po­nie­ren­de­ren Zah­len auf­war­ten. „Wir er­zeu­gen hun­dert Mil­li­ar­den Zer­fäl­le pro Se­kun­de“, sagt Dr­ex­lin – und fügt ge­las­sen hin­zu: „Das klingt nach viel, ist aber gar nicht so viel.“

Die Er­geb­nis­se der ers­ten Vor­ver­su­che hat Dr­ex­lins Team erst vor zwei Wo­chen bei ei­ner Kon­fe­renz in Ka­na­da prä­sen­tiert. „Die Mes­sun­gen im Ju­li wa­ren sehr er­folg­reich und ha­ben ge­zeigt, dass das Ge­samt­ex­pe­ri­ment von An­fang an per­fekt funk­tio­niert, so­gar deut­lich bes­ser als er­hofft“, be­rich­tet Dr­ex­lin. Viel Lob ha­be es spe­zi­ell auch von den Phy­si­kNo­bel­preis­trä­gern des Jah­res 2015, Ka­ji­ta und McDo­nald, ge­ge­ben. Bei­de wol­len im Ju­ni 2018 zur of­fi­zi­el­len Ein­wei­hungs­fei­er des Ex­pe­ri­ments kom­men. Dann wird Dr­ex­lin ih­nen ge­wiss viel von „un­se­rer Katrin“er­zäh­len.

El­vi­ra Wei­sen­bur­ger

Nächs­tes Rät­sel

Am Mon­tag er­scheint der drit­te Teil des BNN-Som­mer­rät­sels „Fas­zi­na­ti­on Tech­nik – von Rie­sen und Winz­lin­gen“.

DER GI­GAN­TI­SCHE BAUCH der Neu­tri­no-Waa­ge „KATRIN“ist 24 Me­ter lang und hat ei­nen Durch­mes­ser von zehn Me­tern. Im In­nern des Mil­lio­nen Eu­ro teu­ren Edel­stahl­be­häl­ters schu­fen die Wis­sen­schaft­ler das größ­te Hoch­va­ku­um der Er­de. Fo­to: Ho­ra

EDEL­STAHL-GIGANT TRIFFT AUF FACHWERKIDYLLE: Als der rie­si­ge Be­häl­ter für die Neu­tri­no-Waa­ge 2006 durch Leo­pold­sha­fen rollt, ist Prä­zi­si­on ge­fragt. Fo­to: Sand­bil­ler

HAR­TE AUFBAUARBEIT: Mehr als zehn Jah­re dau­er­te die Vor­lauf­pha­se. Fo­to: Ho­ra

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