Rolf-Dieter Heuer ist Mitglied des Senats der Helmholtz-Gemeinschaft, von 2009 bis 2015 war er Generaldirektor des Forschungszentrums CERN bei Genf, anschließend Präsident der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) (Bild: DPG).

Der Blick ins Innere der Welt

Elementarteilchen sind die kleinsten Bausteine des Universums. Um diese zu untersuchen, braucht es gigantische und komplexe Maschinen. Doch wozu der ganze Aufwand? Darüber sprachen wir mit Rolf-Dieter Heuer, dem ehemaligen CERN-Direktor.

Herr Heuer, Forschung ist heute mit großen, hochkomplexen Anlagen verbunden. Um nur zwei Beispiele zu nennen: Es gibt Röntgenlaser, die 3,4 Kilometer lang und in unterirdische Betontunnel eingebaut sind. Forschungsschiffe die mehr als 12.000 Tonnen wiegen und die durch 1,5 Meter dickes Eis brechen. Warum?

Als Forscher oder Forscherin möchte man Wissenschaft an vorderster Front machen, die großen, fundamentalen Fragen der Wissenschaft stellen und darauf Antworten finden. Diese Antworten generieren stets neue, tieferliegende Fragen. Je mehr man fragt desto weiter dringt man in den Untersuchungsgegenstand ein. Je weiter man kommen will desto genauer muss man hinschauen. Das ist heute mit großen, hochkomplexen Anlagen verbunden: Beschleuniger und Teleskop-Anlagen, Satelliten, Forschungsschiffe oder Höchstleistungsrechner.

Wie kann man sich das „genauer hinschauen“ vorstellen?

Nehmen Sie beispielsweise eine Lupe (um mal ein Bild zu gebrauchen): Die Lupe vergrößert einen Gegenstand über das natürliche Sehen hinaus. Mit Hilfe eines Mikroskops lassen sich weitere Details auflösen. Wenn Sie jedoch noch tiefer in die Strukturen hineinschauen wollen, benötigen Sie komplexere Geräte, wie zum Beispiel einen Röntgenapparat – eine gegenüber der Lupe und dem Mikroskop deutlich aufwendigere Apparatur, aber sie ermöglicht, den Untersuchungsgegenstand wesentlich genauer zu untersuchen. Je tiefer ich also in die Materie hineinschauen möchte desto komplexere und leistungsstärkere Gerätschaften muss ich verwenden. Das gilt für die Untersuchung der Struktur der Materie ebenso wie für den Blick ins Universum oder in den menschlichen Körper.

Die Forschungsanlagen sind im Laufe der Zeit immer größer und umfänglicher geworden. Stößt die Großforschung nicht inzwischen an ihre natürlichen Grenzen?

Moderne Wissenschaft stößt stets an ihre Grenzen, das liegt in ihrem Anspruch, Grenzen zu verschieben. Wenn etwas erstmal nicht geht, aus technischen oder finanziellen Gründen, dann setzt die Science Community unglaubliche Innovationskräfte frei. Grenzen fordern die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler geradezu heraus, was häufig zur Entwicklung neuer Technologien führt. Insofern bedeuten Grenzen in der Wissenschaft erst einmal nichts Schlimmes. Aber manchmal kann es lange dauern, bis sie verschoben werden und es zu überraschenden Wendungen kommt.

Haben Sie ein Beispiel?

Nehmen wir die Gravitationswellen. Sie wurden bereits von Albert Einstein vor über hundert Jahren vorhergesagt, konnten aber erst vor kurzem nachgewiesen werden. Warum war das so? Nicht, weil die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daran nicht interessiert gewesen wären. Sondern weil einfach für viele Jahrzehnte die technologischen Nachweismöglichkeiten noch nicht so weit waren. Ein anderes bekanntes Beispiel ist die Entdeckung des Higgs-Bosons, dieses letzten fehlenden Bausteins im Standardmodell der Teilchenphysik. Es hat fast 50 Jahre gedauert, bis man es nach seiner Vorhersage am Large Hadron Collider (LHC) am CERN entdecken konnte. Auch hier war es eine Frage der Zeit, wann die entsprechende Technologie für den Nachweis zur Verfügung stehen würde. Es muss in der Wissenschaft beides zusammengehen - theoretische Konzeptionierung und experimentelle Realisierungsmöglichkeiten.

Kommt es zu thematischen Schwerpunktverschiebungen, wenn sich die Wissenschaft die Zähne an einer Fragestellung ausbeißt?

Natürlich. Es gibt Fragestellungen, die dann erstmal liegenbleiben. Zudem gibt es immer wieder auch gezielte Schwerpunktverschiebungen, die durch internationale Abstimmungen und Absprachen erfolgen. Häufig arbeiten Forschungsinstitute inhaltlich an derselben Fragestellung, was den wissenschaftlichen Wettbewerb fördert. Werden die Forschungsinfrastrukturen jedoch immer größer und aufwendiger im Bau und Betrieb, kommt es mitunter zu Fusionen und intensiver Zusammenarbeit - um die Ressourcen zur Bearbeitung der gemeinsamen Forschungsfragen im wahrsten Sinne des Wortes zusammenzulegen. Oder Institute arbeiten komplementär mit unterschiedlichen Anlagen aus unterschiedlichen Blickwinkeln an derselben Fragestellung. 

Was rechtfertigt aus Ihrer Sicht die Planung, den Bau und den Betrieb großer, teurer Forschungsanlagen?

Es muss ein überzeugender, spannender wissenschaftlicher Grund für die Forschung an einer solchen Anlage vorliegen - der sogenannte Science Case. Aufbau und Betrieb der Forschungsanlage müssen zudem realisierbar sein. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler müssen bei der Konzeptionierung an die Grenzen des technisch Machbaren gehen, dürfen andererseits aber nicht zu viel versprechen. Eine große Forschungsanlage sollte darüber hinaus ein Alleinstellungsmerkmal besitzen. Das ist meiner Meinung nach ganz wichtig, denn ohne ein solches Alleinstellungsmerkmal wird möglicherweise an dieser Anlage nicht die interessanteste Forschung gemacht, schon alleine deshalb, weil sie eventuell nicht die besten wissenschaftlichen Köpfe anzieht. Als Betreiber möchte ich die interessantesten Fragen untersuchen und benötige dafür die besten wissenschaftlichen Köpfe. Die bringen Leben in das System, ziehen weitere kluge Köpfe an, es entsteht sozusagen eine Kettenreaktion, in der sich eine Forschungsinfrastruktur mit ihren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zu einem Leuchtturmprojekt entwickelt.

Welche weiteren Kriterien müssen erfüllt sein?

Die Planung muss gut ausgearbeitet, nachvollziehbar und ausführbar sein. Sie muss einen belastbaren Zeitplan enthalten und die Finanzierung muss stehen. Überdies bedarf es bei großen Projektvorhaben eines schlagkräftigen Projektmanagements, das gut aufgestellt ist, über Erfahrung und über genügend Verfügungsgewalt verfügt. Entscheidend ist die Einbindung der Nutzer bei der Planung. Denn eine solche Forschungsanlage sollte von möglichst vielen genutzt werden und dementsprechend viele Wünsche der Nutzergemeinschaft erfüllen können. Deshalb muss es eine intensive und sehr gute Kommunikation der Beteiligten untereinander geben. Unerlässlich bei der Planung und beim Bau einer Großforschungsanlage ist schließlich noch ein weiterer Punkt: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler müssen die Öffentlichkeit mitnehmen. Es müssen im wahrsten Sinne des Wortes alle mitgehen. Kommunikation nach innen wie nach außen ist das A und O bei der Planung und dem Bau einer Großforschungsanlage.

Und wenn eines dieser Kriterien nicht erfüllt ist?

Allein die Finanzierung einer Großforschungsanlage – und wir sprechen hier schnell von dreistelligen Millionenbeträgen -  funktioniert nur dann, wenn die Geldgeber sehen, dass die geplante Anlage in der Öffentlichkeit auch akzeptiert wird. Deshalb müssen alle Interessengruppen einbezogen werden. Wichtig ist zu vermitteln, welche technologische Entwicklung durch die Forschungsinfrastruktur weitergetrieben wird.

Charakterisiert das den Marktwert einer Forschungsinfrastruktur?

Genau, es muss klarwerden, was neben dem puren wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn durch diese Forschungsinfrastruktur zusätzlich an Neuem geschaffen wird. Angefangen von den Kompetenzen und Fähigkeiten, die die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Ingenieure, Technikerinnen und Techniker durch Bau und Betrieb der Anlagen erwerben, bis hin zu dem sogenannten „Impact“ für die Unternehmen, die Zulieferbetriebe und die Industrie, die beim Bau der Forschungsinfrastruktur involviert sind. Als Betreiber muss ich außerdem offen sein für Bedenken und Vorbehalte, beispielsweise in der Öffentlichkeit. Ich muss sie aufgreifen und plausibel erklären können, weshalb man diese Forschungsanlage zu diesem Zeitpunkt bauen sollte.

Worin liegen Fallstricke beim Bau von Großforschungsanlagen?

Fallstricke können sich beim Bau dadurch ergeben, dass Finanzierungslücken auftauchen – ein Problem, das auch nichtwissenschaftliche Projekte haben. Verteuerungen entstehen häufig durch Verzögerungen bei der Realisierung. Deshalb ist gutes Projektmanagement inklusive Zeitplanung essentiell für die erfolgreiche Realisierung eines Projekts. Mitunter ergeben sich auch technologische Schwierigkeiten, häufig, weil zum Beispiel eine technologische Komponente nicht vorliegt oder nicht so funktioniert wie geplant. Deshalb ist es wichtig, dass man als Betreiber nicht abhängig wird von wenigen Zulieferern. Je weniger Wettbewerb beim Bau einer Forschungsinfrastruktur unter den Zulieferern desto teurer wird am Ende die Anlage .

Welche Rolle spielt die Abstimmung und Zusammenarbeit im deutschen Wissenschaftssystem dabei?

Das ist ganz entscheidend, dass man übergreifend miteinander redet und spricht. Universitäten und außeruniversitäre Organisationen wie Helmholtz-Gemeinschaft, Max-Planck-Gesellschaft, Leibniz-Gemeinschaft und Fraunhofer-Gesellschaft. Ebenso wichtig ist, dass auf Seiten der Geldgeber aus der Politik miteinander gesprochen wird, dass die Ministerien innerhalb ihrer Häuser und die Ministerien untereinander miteinander sprechen. Wenn dies alles erfüllt ist, dann kann man in Fällen, in denen es einmal hakt, auch für einander einspringen.

Was wünschen Sie sich persönlich von künftigen Forschungsvorhaben?

Ich wünsche mir Vorhaben, die zukunftsfähig und kompetitiv sind. Projekte, die die Wissenschaft und die Technologieentwicklung weiter voranbringen, und vor allem: die eine große Anziehungskraft auf junge Menschen ausüben, die sich in Zukunft mit Wissenschaft befassen wollen. Sie müssen von den neuen Forschungsvorhaben angezogen sein, das Gefühl haben: Da will ich hin, da will ich forschen, deshalb studiere ich so etwas wie Physik oder Biologie oder Geologie oder Medizin. Es müssen Forschungsvorhaben sein, die junge Menschen zu begeistern vermögen. Anlagen und Forschungsinfrastrukturen, die helfen, die Wissenschaft in der Gesellschaft sichtbar und attraktiv zu machen. Die dazu beitragen, die nächsten Generationen des wissenschaftlichen Nachwuchses auszubilden.

Helmholtz-Symposium „Forschungsinfrastrukturen der Zukunft“

Am 28. Juni hat die Helmholtz-Gemeinschaft ihre Planung neuer Forschungsinfrastrukturen für diese Dekade vorgestellt. Sie haben die Liveübertragung verpasst? Hier können Sie noch einmal nachschauen.

 

25.06.2021 , Ilja Bohnet
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