Be­schleu­ni­gung beim Be­schleu­ni­ger

Ver­fein­det, aber ge­mein­sam for­schen? Am Elek­tro­nen­spei­cher­ring „Se­sa­me“bei Am­man soll das klap­pen. Ein Be­such

Der Tagesspiegel - - WISSEN & FORSCHEN - Von Flo­ri­an Schu­mann, Al­lan

Der Ein­gang er­in­nert an ein Mär­chen. Zwei ma­jes­tä­ti­sche Säu­len um­rah­men das Por­tal, dar­über prangt auf hel­ler Sand­stein­fas­sa­de das Schlüs­sel­wort „SE­SA­ME“. Von dem Ge­bäu­de, das et­wa 35 Ki­lo­me­ter nord­west­lich der jor­da­ni­schen Haupt­stadt Am­man steht, soll Strahl­kraft für die ge­sam­te Re­gi­on aus­ge­hen. Buch­stäb­lich. Denn Se­sa­me steht für „Syn­chro­tron-light for Ex­pe­ri­men­tal Sci­ence and Ap­p­li­ca­ti­ons in the Midd­le East“, für die Nut­zung von für Syn­chro­tron-Strah­lung für For­schung und An­wen­dung. Es ist der ein­zi­ge Teil­chen­be­schleu­ni­ger im Na­hen Os­ten – und es ist kei­ne Selbst­ver­ständ­lich­keit, dass er jetzt tat­säch­lich hier steht und sei­nen Dienst tut.

Die Idee vom Bau ei­nes Elek­tro­nen­spei­cher­rings in der Re­gi­on ent­stand schon in den 1980er Jah­ren. Doch kaum je­mand konn­te an die mär­chen­haf­te Vi­si­on glau­ben, Ägyp­ten, Is­ra­el, Pa­läs­ti­na, Jor­da­ni­en, Tür­kei, Iran, Bah­rain und Zy­pern könn­ten sich auf solch ein Groß­pro­jekt ver­stän­di­gen – Staa­ten, die sich po­li­tisch spin­ne­feind wa­ren und sind. Re­al wur­de die Ge­schich­te erst, als Deutschland 2002 den aus­ge­mus­ter­ten Be­schleu­ni­ger „Bes­sy 1“aus Ber­lin zur Ver­fü­gung stell­te. Die Bes­sy-Tech­nik – auf­ge­rüs­tet von 850 Me­gaelek­tro­nen­volt auf 2,5 Gi­gaelek­tro­nen­volt – wur­de zum tech­ni­schen Kern von Se­sa­me. 36 Mil­lio­nen Dol­lar flos­sen über die Jah­re aus ver­schie­de­nen Quel­len in das Pro­jekt, müh­sam ak­qui­riert von der EU und dem Cern, der Eu­ro­päi­schen Or­ga­ni­sa­ti­on für Kern­for­schung. Doch bis der Be­schleu­ni­ger er­öff­net wer­den konn­te, dau­er­te es bis zum Mai 2017. Wäh­rend der Fei­er­lich­kei­ten hieß es, es sei „nur noch ei­ne Fra­ge der Zeit“, bis end­lich Wis­sen­schaft­ler aus der ge­sam­ten Re­gi­on auf die Hü­gel von Al Bal­qa kom­men, um ge­mein­sam und fried­lich zu ex­pe­ri­men­tie­ren.

Jetzt, mehr als an­dert­halb Jah­re spä­ter, kann Gior­gio Pao­luc­ci Be­su­cher durch ei­ne An­la­ge füh­ren, in der tat­säch­lich ge­forscht wird. Der Ita­lie­ner ist wis­sen­schaft­li­cher Di­rek­tor von Se­sa­me und of­fen­sicht­lich stolz auf das, was er prä­sen­tie­ren kann. Über ei­ne schwe­re Tür be­tritt er die rie­si­ge Hal­le mit dem Elek­tro­nen­spei­cher­ring, 130 Me­ter misst er im Durch­mes­ser. Hier flit­zen die auf an­nä­hernd Licht­ge­schwin­dig­keit be­schleu­nig­ten Elek­tro­nen bis zu zwölf St­un­den lang im Kreis, auf ih­rer Bahn ge­hal­ten durch rie­si­ge Ma­gne­te. Das al­les ge­schieht in ei­nem Ul­trahoch­va­ku­um, da­mit die Teil­chen nicht durch die Kol­li­si­on mit Luft­mo­le­kü­len ver­lo­ren ge­hen. Denn sie wer­den ge­braucht – zu­min­dest die Syn­chro­tron­strah­lung, die die Elek­tro­nen bei ih­rer wil­den Fahrt durch den Ring ab­ge­ben. Sie um­fasst ei­nen gro­ßen Wel­len­län­gen­be­reich von In­fra­rot- bis zu hoch­en­er­ge­ti- scher Rönt­gen­strah­lung. Vor al­lem im kurz­wel­li­gen Be­reich gibt es kaum Al­ter­na­ti­ven zur Syn­chro­tron­strah­lung. Das macht die Tech­nik so wert­voll für die ver­schie­de­nen An­wen­dun­gen in Bio­lo­gie, Me­di­zin, Phy­sik oder Archäo­lo­gie.

Pao­luc­ci führt die Grup­pe über ei­ne Me­tall­trep­pe mit strahlend blau­em Ge­län­der – vor­bei an ei­nem gelb-schwar­zen Schild mit der Auf­schrift „Ra­dia­ti­on Area – No En­try“. Der Weg führt über den mit di­ckem Be­ton ab­ge­schirm­ten Spei­cher­ring in die Mit­te des Be­schleu­ni­ger­kom­ple­xes. Das lau­te Brum­men der Kli­ma­an­la­ge und der Was­ser­küh­lung in der Hal­le ma­chen es schwer, Pao­luc­ci zu ver­ste­hen. „Im In­ne­ren des Spei­cher­rings wür­den wir Schil­der se­hen mit der Auf­schrift ,Vor­sicht, Le­bens­ge­fahr‘.“Pao­luc­ci spricht Eng­lisch, die letz­ten bei­den Wor­te aber sagt er auf Deutsch und freut sich sicht­lich über die Hin­weis­schil­der, die mit Bes­sy 1 da­mals von Ber­lin nach Jor­da­ni­en um­ge­zo­gen sind. „Der Be­schleu­ni­ger läuft im­mer noch su­per – gu­te so­li­de deut­sche Tech­nik“, sagt Kha­led Tou­kan, Se­sa­me-Ge­ne­ral­di­rek­tor. Aber ei­ne Be­sich­ti­gung des Kerns der An­la­ge ist aus­ge­rech­net heu­te nicht mög­lich. Ei­ne rot blin­ken­de Lam­pe si­gna­li­siert: Das Ring-In­ne­re ist ta­bu, es lau­fen Vor­be­rei­tun­gen für ein Ex­pe­ri­ment.

Im Mo­ment gibt es nach wie vor nur zwei Strahl­roh­re (Beam­li­nes), über die Wis­sen­schaft­ler Strah­lung für ih­re Ver­su­che aus dem Spei­cher­ring lei­ten kön­nen. In ei­nem da­von wird Rönt­gen­strah­lung für fluo­res­zenz­spek­tro­me­tri­sche Un­ter­su­chun­gen ge­won­nen, mit de­nen For­scher et­wa Ve­r­un­rei­ni­gun­gen im Bo­den des Jor­dan-Del­tas un­ter­su­chen. Die­se Mess­sta­ti­on funk­tio­niert schon seit 2017.

Ein Jahr spä­ter ging die In­fra­rot-Beam­li­ne in Be­trieb, zu der Pao­luc­ci jetzt führt. Dort war­tet schon die ägyp­ti­sche Bio­phy­si­ke­rin Gi­han Ka­mel in ei­nem be­ton­grau­en Raum, des­sen Wän­de ge­pflas­tert sind mit Merk­blät­tern vol­ler An­wei­sun­gen, wie die hoch­kom­ple­xe Tech­nik zu be­die­nen ist. Sie zeigt auf ein Loch in der Wand, durch das mit­tels ei­nes edel­stahl­ver­klei­de­ten Spie­gel­sys­tems die In­fra­rot­strah­len, wenn sie vomSpei­cher­ring ab­ge­zweigt wer­den, zu ei­nem Mi­kro­skop ge­lenkt wer­den. Meh­re­re Spie­gel mit ver­schie­de­nen For­men und Eigenschaften lei­ten die Strah­len so um, dass mög­lichst we­nig da­von auf dem Weg zum Prä­pa­rat ver­lo­ren geht. „Wir kön­nen mit der Tech­nik viel mehr De­tails se­hen als mit ge­wöhn­li­cher In­fra­rot­strah­lung“, sagt Ka­mel. Ei­ne Auflösung von fünf mal fünf Mi­kro­me­tern sei mög­lich, das kön­ne sich durch­aus mit An­la­gen in Eu­ro­pa und den USA mes­sen.

Als Ver­ant­wort­li­che für die In­fra­ro­tBeam­li­ne be­rei­tet Ka­mel ge­ra­de ver­schie­de­ne Ex­pe­ri­men­te vor, die et­wa die Kol­le- gen aus Pa­kis­tan in den kom­men­den Mo­na­ten durch­füh­ren wol­len. „Die For­scher wol­len ver­su­chen, ei­ne schnel­le Me­tho­de zu eta­blie­ren, um ge­sun­des von kran­kem Ge­we­be zu un­ter­schei­den“, sagt sie. Das ist mög­lich, weil die In­fra­rot­strah­len mit den Ei­wei­ßen und Fet­ten in den Zel­len wech­sel­wir­ken. Es ent­steht ein cha­rak­te­ris­ti­sches Mus­ter, wo­mit sich – so hof­fen die Wis­sen­schaft­ler – ei­ne Dia­gno­se stel­len lässt und wo­mög­lich so­gar Brust­krebs schnel­ler iden­ti­fi­zie­ren lie­ße.

Bei ei­nem Ex­pe­ri­ment von For­schern aus dem Iran ge­he es um et­was ganz an­de­res, sagt Ka­mal, wäh­rend sie mit ei­ner Pin­zet­te ein paar ver­gilb­te Sei­ten aus ei­ner blau­en Map­pe zieht. Es sind re­li­giö­se Schrif­ten aus dem 18. Jahr­hun­dert. „Hier soll un­ter­sucht wer­den, wie die be­nutz­te Tin­te zu­sam­men­ge­setzt ist und wie das Pa­pier sich zer­setzt.“Ziel sei, die Schrif­ten so ge­nau wie mög­lich zu ana­ly­sie­ren, um sie ori­gi­nal­ge­treu re­stau­rie­ren zu kön­nen. Und Gi­han Ka­mel hat die ver­ant­wor­tungs­vol­le Auf­ga­be, zu ent­schei­den, ob die Se­sa­me-Tech­nik sich für das Vor­ha­ben der For­scher eig­net.

Die For­schung läuft al­so an – doch noch ist nicht viel los in der Be­schleu­ni­ger­hal­le. Zwar ha­ben For­scher an der Rönt­gen-Beam­li­ne ver­gan­ge­nes Jahr schon ein­zel­ne Ex­pe­ri­men­te vor­ge­nom­men. Und ge­ra­de ist dort auch ein klei­nes ägyp­ti­sches Team an der Ar­beit. Aber noch ist kei­ne ein­zi­ge wis­sen­schaft­li­che Ar­beit, bei der die von Se­sa­me pro­du­zier­te Syn­chro­tron­strah­lung ge­nutzt wur­de, pu­bli­ziert wor­den.

Das soll sich schnell än­dern, sagt der Phy­si­ker Rolf-Die­ter Heu­er, Prä­si­dent des Se­sa­me-Auf­sichts­rats und ehe­ma­li­ger Ge­ne­ral­di­rek­tor des Cern. In­zwi­schen sei­en über hun­dert Pro­jek­tan­trä­ge ein­ge­gan­gen, die meis­ten aus Ägyp­ten, Pa­kis­tan und Jor­da­ni­en. „Das zeigt das In­ter­es­se, das ins­be­son­de­re in der Ge­gend der Mit­glieds­län­der vor­han­den ist“, sagt Heu­er. Nun müs­se ge­prüft und aus­ge­wählt wer­den, wer die be­grenz­te Zeit im Be­schleu­ni­ger nut­zen darf.

Bis da­hin soll auch das Gäste­haus, fi­nan­ziert durch Gel­der aus Ita­li­en, mit et­wa 40 Zim­mern fer­tig sein. Bis­lang müs­sen die For­scher noch aus Am­man oder gar über die Gren­ze aus Is­ra­el an­rei­sen, um zu ex­pe­ri­men­tie­ren.

Heu­er freut sich, dass es mit der For­schung nach so vie­len Ver­zö­ge­run­gen nun end­lich los­geht. „Es herrscht ei­ne tol­le Stim­mung.“Ob­wohl noch nicht al­les per­fekt lau­fe.

Da­mit meint er vor al­lem die Zah­lungs­mo­ral der Mit­glie­der­län­der. Die ist so schlecht, dass Se­sa­me der­zeit mit nur 60 Pro­zent sei­nes Bud­gets wirt­schaf­ten muss – drei statt fünf Mil­lio­nen Dol­lar. „Nur Jor­da­ni­en, die Tür­kei, Is­ra­el und Zy­pern zahlen recht­zei­tig, die an­de­ren manch­mal nur die Hälf­te oder gar nichts“, sagt Ge­ne­ral­di­rek­tor Tou­kan. Die Grün­de sei­en viel­fäl­tig, mal ge­be es Sank­tio­nen (wie im Fall des Iran), mal wechs­le ein­fach das Per­so­nal im Mi­nis­te­ri­um ei­nes Lan­des, „da ist schnell ein hal­bes Jahr vor­bei“, so Heu­er. Un­ter die­sen Um­stän­den aber sei es schwer, die Be­leg­schaft, der­zeit et­wa 40 Mit­ar­bei­ter, zu be­zah­len – oder auch nur die Strom­rech­nung. Des­halb ent­steht im Os­ten von Am­man ge­ra­de ei­ne gro­ße Fo­to­vol­ta­ik­an­la­ge, die Strom ins jor­da­ni­sche Netz ein­spei­sen soll. Da­mit könn­te sich der Strom­preis für Se­sa­me hal­bie­ren und man wä­re un­ab­hän­gi­ger von den Zah­lun­gen der Mit­glie­der.

Dann könn­te man auch mehr Mit­ar­bei­ter ein­stel­len. Min­des­tens 100 brau­che man, um sinn­voll for­schen zu kön­nen, sagt Pao­luc­ci. Zu­dem soll die Zahl der Beam­li­nes in den nächs­ten Jah­ren von zwei auf sechs stei­gen. Bis zu 20 sol­cher Strahl­roh­re könn­ten in Se­sa­me Platz fin­den. Aber auch das braucht Geld – und das kommt oft von au­ßer­halb. Erst im Ok­to­ber spon­ser­te die Helm­holtz-Ge­mein­schaft den Bau ei­nes Mess­plat­zes für wei­che Rönt­gen­strah­lung, die EU gibt Geld für ei­ne To­mo­gra­fie-Beam­li­ne.

Gi­han Ka­mel je­den­falls hofft, dass an ih­rem In­fra­rot-Strahl­rohr bald Hoch­be­trieb herrscht. Es gab so­gar drei Pro­jek­tan­trä­ge aus Is­ra­el. Die Is­rae­lis könn­ten dann et­wa auf Wis­sen­schaft­ler aus Pa­läs­ti­na oder dem Iran tref­fen, de­nen das Land po­li­tisch feind­se­lig ge­gen­über­steht. Ka­mel macht sich dar­über kei­ne Sor­gen. „Es geht hier um wis­sen­schaft­li­che Pro­ble­me, es geht um die Grö­ße der Pro­ben, um die Vor­be­rei­tung. Al­les an­de­re ist egal. Wis­sen­schaft kennt kei­ne Gren­zen.“

So sieht es auch Gior­gio Pao­luc­ci. „Wenn ich kein Op­ti­mist wä­re, wä­re ich nicht hier.“Da­mit Se­sa­me end­lich rich­tig durch­star­ten kann, kom­me es jetzt dar­auf an, die ers­ten For­schungs­er­geb­nis­se zu ver­öf­fent­li­chen. „Da­mit mehr For­scher se­hen, wie gut un­se­re An­la­ge ist.“

Se­sa­me er­öff­net den For­schern im Na­hen Os­ten neue Op­tio­nen

— Der Au­tor re­cher­chier­te die­sen Text auf ei­ner von der Helm­holtz-Ge­mein­schaft mit­fi­nan­zier­ten Reise.

Re­li­giö­se Schrif­ten aus dem 18. Jahr­hun­dert mit Strah­len ana­ly­sie­ren

Fo­to: Tsp/Flo­ri­an Schu­mann

Strah­le­frau. Die ägyp­ti­sche Bio­phy­si­ke­rin Gi­han Mo­ha­med Ka­mel ist im jor­da­ni­schen Teil­chen­be­schleu­ni­ger Se­sa­me für die „Beam­li­nes“zu­stän­dig. Über die­se Strahl­roh­re wird das Licht aus dem Be­schleu­ni­ger auf die Un­ter­su­chungs­ob­jek­te ge­lenkt.

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