Seit 70 Jahren wird am Cern das Universum erforscht

Damit war das Forschungszentrum offiziell gegründet. Mit dem neuen Forschungszentrum wollten die Gründerinnen und Gründer die während des Zweiten Weltkriegs eingesetzte Abwanderung von Fachkräften in die USA stoppen, wie das Cern auf seiner Webseite schreibt. Wichtig war ihnen dabei, die friedliche Forschung zu fördern. «Die Organisation befasst sich nicht mit Arbeiten für militärische Zwecke», hiess es im ratifizierten Übereinkommen zur Errichtung des Cerns. Stattdessen sollten die am Cern gemachten Entdeckungen allgemein zugänglich gemacht werden.

Das Kerngeschäft des Cern ist seit diesem Moment nichts weniger als die Erforschung des Universums. «Unsere Arbeit hier wird dazu beitragen, herauszufinden, woraus das Universum besteht und wie es funktioniert», heisst es vom Cern. So versuchen Physikerinnen und Physiker am Cern etwa herauszufinden, was in den ersten Sekunden nach dem Big Bang, der Geburtsstunde des Universums, geschah.

Was die Forschung am Cern in Genf mit dem Alltag zu tun hat

Tumorbekämpfung, Daten-Verschlüsselung, energiesparende Stromleitungen: Das Kernforschungszentrum Cern in Genf betreibt nicht nur komplizierte Teilchenforschung. Es hatte auch bei vielen von der ganzen Welt genutzten Anwendungen die Finger mit im Spiel:

WEB UND SURFEN

1989 präsentierte der britische Physiker und Informatiker Timothy John Berners-Lee am Cern eine Idee, die sich als bahnbrechend für die Internet-Kommunikation herausstellen sollte: ein digitales Informationsnetz, bei dem die Inhalte als universeller Hypertext aufbereitet und mit anklickbaren Links vernetzt werden. Innerhalb weniger Monate entwickelte Berners-Lee die notwendigen Komponenten: URLs wie info.cern.ch für Web-Adressen, die Seitenbeschreibungssprache HTML für Web-Pages, das technische Protokoll HTTP für Links und das Konzept für einen Webbrowser.

Im April 1993 stellte das Cern den Programmcode des World Wide Web (WWW) der Öffentlichkeit zu Verfügung und begründete damit einen beispiellosen Siegeslauf der Web-Technologie.

TOUCH-SCREEN

Der dänische Ingenieur Bent Stumpe entwickelte am Cern Vorläufer zweier weiterer heute gängiger Anwendungen, und das schon in den 70er Jahren: Er präsentierte den ersten transparenten Touch-Screen, auf dem - wie heute bei jedem Smartphone oder Tablet - die Berührung des Bildschirms reicht, um Dinge zu bewegen. Mit Bowlingbällen baute er einen Trackingball, mit dem ein Cursor auf dem Bildschirm bewegt werden kann - ein Vorläufer der Computer-Maus.

MEDIZIN UND DIAGNOSTIK

Im Teilchenbeschleuniger «Large Hadron Collider» (LHC) am Cern werden Protonen oder Ionen mit hoher Energie zur Kollision gebracht. Detektoren messen, welche Teilchen dabei entstehen. Diese Technologie macht sich auch die Medizin zunutze. Bei einem PET-Scan werden wie in Cern-Detektoren Photonen gemessen, die Zellen oder Gewebe sichtbar machen, die viel Energie verbrauchen, darunter entzündetes oder Tumorgewebe. Er unterscheidet sich von anderen bildgebenden Verfahren wie der Magnetresonanztomographie (MRT), die Gewebe, Organe und Knochen abbilden. Beim PET-Scan (PET steht für Positronen-Emissions-Tomographie) wird sehr wenig und praktisch unschädliches Kontrastmittel eingesetzt.

TUMOR-BESTRAHLUNG

Neben Diagnosen sind auch Behandlungen aus Cern-Erfindungen hervorgegangen: Am Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) werden Tumore bei Krebskranken seit 2009 zum Beispiel mit Schwerionen und Protonen bestrahlt, die tief im Körper liegende Tumore zerstören können und dabei umliegendes gesundes Gewebe schonen sollen. Das ist bei Tumoren an heiklen Stellen wie der Schädelbasis oder dem Sehnerv besonders wichtig.

MOBILITÄT UND UMWELT

Den Teilchenbeschleuniger LHC in Gang zu setzen, braucht viel Energie. Um möglichst wenig beim Transport zu verlieren, hat das Cern Supraleiter aus Metalllegierungen mitentwickelt, die bei Temperaturen von minus 270 Grad keinen Widerstand haben. Die Ingenieure arbeiten daran, dies möglichst auch ohne so tiefe Kühlung hinzubekommen.

Für den Flugzeughersteller Airbus ist das interessant. Airbus arbeitet an einem Brennstoffzellen-Antrieb, der aus flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff Energie generiert. Mit Supraleitern könnte die Energie verlustfrei zu den Triebwerken gebracht werden. In Zukunft könnten Supraleiter, die nicht so tiefe Kühlung brauchen, auch bei der Nutzung von Brennstoffzellen im Alltag dienen, sagt Cern-Physiker Sascha Schmeling.

CYBERSICHERHEIT

Um die riesige LHC-Maschine präzise zu steuern und die vielen Daten zu verarbeiten, sind sehr spezielle Programme nötig. Cern-Entwicklungen macht sich zum Beispiel die deutsche Börse zunutze, um beim elektronischen Handel prüfen zu können, in welcher Nanosekunde wer welche Transaktion vorgenommen hat. Das Projekt trägt den Namen «White Rabbit» (Weisses Kaninchen).

Zwischen Cern und Bundesdruckerei in Berlin besteht ein Austausch zu Möglichkeiten, um die Sicherheit von sensiblen Daten mit Methoden des Cern zu verbessern.

QUANTENTECHNOLOGIE

Quantentechnologie ist ein anderes Feld, mit dem das Cern sich beschäftigt, etwa zum Bau supersensibler Sensoren. Das Fraunhofer-Institut schreibt: «Quantentechnologien ermöglichen völlig neue, noch nie dagewesene Anwendungen in der Messtechnik, Bildgebung, Kommunikationssicherheit und bei hochkomplexen Berechnungen.» Um diese und andere Anwendungen transparent und mit anderen zu entwickeln, hat das Cern die Führung in einer Zusammenarbeit namens Quantentechnologie-Initiative übernommen.

DIE WELT DER KUNST

Mit Cern-Technologie können Gemälde analysiert werden, ohne die Werke zu beschädigen. So können mithilfe spektroskopischer Röntgenbilder tiefer liegende Farbschichten oder die Zusammensetzung der Farben erkannt werden, was Rückschlüsse auf Epochen und einzelne Maler erlaubt. So konnte das tschechische Unternehmen InsightART 2020 ein Gemälde aus einer Privatsammlung dem Renaissance-Maler Raffael zuordnen.