die dunkle seite der ENERGIE
miju #25

Klingt ein bisschen nach Science Fiction, ist es auch. Immerhin steht die Erforschung unseres Universums erst am Anfang und die Beobachtungsdaten der großen Teleskope passen nicht mit unserem heutigen Verständnis der Physik überein. Eines dieser bisher ungelösten großen Rätsel ist die Dunkle Energie. Jemand, der sich intensiv damit beschäftigt, ist Philipp Haslinger aus Großkrut, der an der Universität Berkeley in Kalifornien forscht.

CF049303.jpg

Gerade zurück aus den USA, bewirbt sich Philipp Haslinger zurzeit an verschiedensten Universitäten von den USA, über Europa bis nach China für einen Lehrstuhl in experimenteller Quantenmechanik. Am Atominstitut in Wien soll er den 5. Aggregatzustand erforschen, das Bose-Einstein-Kondensat. »Das kann man verwenden, um genauer Beschleunigungen beziehungsweise Kräfte zu messen«, macht der große, schlanke Mann klar.

Die Dunkle Energie steht auch dabei im Mittelpunkt des Interesses. Dunkel deshalb, weil eigentlich niemand so genau weiß, wo sie herkommt, wie sie entsteht und weil sie nicht mit Licht wechselwirkt, nicht gesehen werden kann. Also doch irgendwie Fiktion. Erst 2011 erhielten Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt und Adam G. Riess den Physiknobelpreis für ihre Entdeckung, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt. Diese Erkenntnis erschien den Forschern anfangs so verrückt, dass sie sie selbst nicht glauben konnten. In der Folge haben aber Astrophysiker mit anderen, unabhängigen Methoden ihr Ergebnis bestätigt. Bemerkenswert war die Entscheidung des Nobelkomitees dennoch, weil die Ursache der kosmischen Beschleunigung, also ebendiese Dunkle Energie, vollkommen unverstanden ist. Lediglich, dass sie nicht wechselwirkt, ist bekannt. Philipp Haslinger hat dazu in Berkeley mit ganz kalten Atomen gearbeitet, denn wenn Teilchen kalt sind, haben sie keine bestimmte Position im Raum, es gibt nur Aufenthaltswahrscheinlichkeiten, sie sind also nicht mehr lokalisiert. »In Berkeley haben wir innerhalb der letzten Jahre eines der besten Atominterferometer aufgebaut«, schwärmt der Physiker, »damit kann man sich die Welleneigenschaft von Atomen zunutze machen und kleinste Beschleunigungen sehr genau vermessen.« Atominterferometer machen sich den Welle-Teilchen-Dualismus zunutze, ein Prinzip, das besagt, dass Materie gleichzeitig an zwei verschiedenen Orten sein kann. Beschrieben wird das durch eine Wellenfunktion, die sehr sensibel auf Kraftfelder reagiert. Haslinger und seine Kollegen wollen mithilfe dieses Prinzips mögliche Kraftfelder, die für die beschleunigende Ausdehnung des Universums verantwortlich sein könnten, viel genauer vermessen. Auch wenn bis jetzt noch keine neuen gefunden wurden, war dies ein großer wissenschaftlicher Erfolg. Nun ist der Forschungsauftrag in Berkeley für den Großkruter beendet. 

Schwierige Zeiten in den USA

Als Haslinger in den USA war, ist gerade Trump gewählt worden und »ein Zeitalter von Fake News, das postfaktische Zeitalter, hat begonnen. Trump hat es geschafft, dass Leute Statistiken nicht mehr glauben.« Das sei für die Wissenschaft schlecht, meint Haslinger, wenn die Menschen nicht mehr an Fakten glauben. Zudem hat der Weinviertler gerade in einer Stadt wie Berkeley ein extremes Wohlstandsgefälle erlebt, das ihm ein Leben dort auf Dauer unsympathisch gemacht hat. »In der Bay Area sind die großen Firmen wie Google, Apple etc. ansässig und deshalb auch sehr reiche Leute, denen gegenüber gibt es aber sehr viel Armut und extrem viele Obdachlose«, schildert Haslinger. Er verbrachte dreieinhalb Jahre in Kalifornien. Freilich gewann er in dieser Zeit immer mehr und mehr Freunde, jedoch zieht es ihn wegen all dieser Entwicklungen in Übersee eher zurück nach Europa. »Ich habe mich wieder an Unis in den USA beworben, aber auch in Wien, denn ich würde auch gern in Österreich bleiben«, sagt Haslinger. Weil er die Familie in Großkrut hat, Freunde in Wien und weil man Österreich seine Investition auch zurückbringen müsse. Soll heißen, dass der österreichische Staat, im Unterschied zu den USA, die Ausbildung seiner Bürger weitgehend bezahlt. Deshalb solle man die Investition der österreichischen Gesellschaft ins Individuum dieser auch zurückgeben, indem man hier arbeitet und sein Wissen einbringt, findet Haslinger. Außerdem sei Österreich gut aufgestellt bei der Forschungsförderung in Quantenphysik. Wahrscheinlich weil Anton Zeilinger in diesem Bereich sehr aktiv ist und damit aus Österreich einen respektablen Forschungsstandort gemacht hat. »Es ist wichtig, die richtigen Leute zu kennen, von den richtigen ForscherInnen zu lernen, um gemeinsam neues Wissen zu schaffen, aber auch wissenschaftliche Erkenntnisse irgendwann wirtschaftlich nutzbar zu machen. In Wien gibt es die«, meint der Sohn einer Lehrerin und eines Professors begeistert. Wer sich den Dr. Philipp Haslinger nun als zerzausten Professor mit Graubart vorstellt, der irrt. Philipp ist gerade einmal Anfang 30 und noch im vollen Besitz seiner natürlichen Farbpracht.

Derzeit arbeitet er an seiner Habilitation, also jenem Werk, das man braucht, um Professor werden zu können. Seine Doktorarbeit, auch Dissertation genannt, handelte von Materiewellen für große Moleküle. »Wie groß kann man gehen, um die Quantenmechanik, den Welle-Teilchen-Dualismus noch sehen zu können?«, war die Forschungsfrage, denn je größer das Molekül, desto schwerer sind diese Eigenschaften sichtbar. Dazu hat Haslinger einen experimentellen Aufbau mit Koffeinmolekülen gemacht: »Wir wollten zeigen, dass auch große Teilchen, die aus vielen Molekülen bestehen, Welleneigenschaften haben. Je größer aber das Teilchen, umso schwieriger kann man das zeigen.« In Berkeley war weniger die Größe der Teilchen gefragt, sondern vielmehr ihre Empfindlichkeit gegenüber Beschleunigung. Getestet wurde in Vakuumkammern, wo das Vakuum um Vieles besser ist als im erdnahen Weltall. »Vakuum ist bei diesen Experimenten wichtig, denn wäre Luft drin, gäbe es einen Windstoß beim Bewegen der Teilchen. Aber uns würde schon der Luftwirbel stören, den die Bewegung eines einzigen Sauerstoffatoms bewirkt«, erklärt der enthusiastische Forscher. Unlängst haben er und seine Kollegen zudem veröffentlicht, dass sie eine bisher unbeachtete Kraft, und zwar jene, die durch die Wärmestrahlung von warmen Objekten entsteht, zum ersten Mal experimentell messen konnten. »Eigentlich lernt man, dass Wärmestrahlung abstoßend wirkt. Wir aber konnten zeigen, dass das Gegenteil der Fall ist, warme Objekte ziehen Atome an«, und genannt haben sie es »Attractive force on atoms due to blackbody radiation«, zu Deutsch: eine anziehende Kraft auf Atome durch Schwarzkörperstrahlung.

CF050150.jpg

Selfies in Pikosekunden

Die Ars Electronica in Linz, das Science Art Outreach der Universität Stanford: Philipp Haslinger verarbeitet seine quantenphysikalische Forschung auch künstlerisch und findet damit durchaus Beachtung. Die Idee dazu hatte er gemeinsam mit seinem Kollegen Thomas Juffmann und einer Künstlerin, Enar de Dios Rodriguez, die Fotografie studierte. Haslinger kennt sie aus Wien. Sie entwickelten gemeinsam ein künstlerisches Experiment, das in der Lage ist, die Geschwindigkeit eines Blitzlichtes sichtbar zu machen. Um das festhalten zu können, braucht es die extrem hohe zeitliche Auflösung von 100 Pikosekunden (0,000 000 000 1 Sekunden), mit der die Fotos gemacht werden müssen. Die ersten Fotos sind Selfies. »Normalerweise darf man ja nicht mit dem Laser auf sich selbst schießen, aber genau das haben wir gemacht, aber natürlich unter großen Sicherheitsvorkehrungen«, erzählt der Weinviertler Physiker. Schließlich wollen sie die Fotos ja auch ausstellen. 
Aber wie? »Wir haben überlegt, das Ganze unter den Titel einer Belehrung zum Laserschutz zu machen, à la ›never do that‹«, sagt Philipp. Tatsächlich stellen schließlich eine Galerie und die Ars Electronica die Werke aus. 

Eine bahnbrechend neue Idee war das allerdings nicht. Im 19. Jahrhundert gab es schon Eadweard Muybridge, ein Fotograf, der als Pionier der Fototechnik gilt. Muybridge wurde bekannt durch seine Superzeitlupenaufnahmen von Pferden. Mithilfe von Lichttechnik hielt er fest, was dem menschlichen Auge bisher verborgen blieb. »Er machte Fotos von dem Moment, bevor der Huf am Boden aufkommt und das Pferd zu fliegen scheint.« Das wollten sie umdrehen: Ein Pferd verwenden, um zu sehen, wie sich Licht verhält. »Leider haben wir aber kein Pferd bekommen, nur einen Pferdekopf aus Plastik«, sagt Haslinger. Und weiter: »Auf den Fotos sieht man, dass das Licht zuerst kommt und der Schatten erst viel später, denn das Licht muss zuerst die Wand treffen, um einen Schatten zu erzeugen. Damit wurde sichtbar, wie langsam das Licht für die heutige Technik ist.

Vom selbstständigen Denken

Von Kindesalter an hat Philipp Haslinger gerne repariert und gewerkt. Sicherlich ist er durch seine unterrichtenden und forschenden Eltern geprägt. Der kleine Philipp wollte schon zu Schulzeiten nicht nach Rezepten rechnen, kein Formelheft auswendig lernen, sondern verstehen. »Ich hatte in Mathe nie so gute Noten, weil ich mir den Lösungsweg der Schularbeitsbeispiele immer neu überlegen musste, da ich nie einfach auswendig lernen und einfach ausführen wollte.« Leider muss er jedoch einräumen, dass dafür die vorgegebene Zeit mit 5 Beispielen in einer Stunde nicht immer gereicht hat.

Haslingers Lebensziel ist durch diese alte Leidenschaft vorgegeben: Das Erfolgserlebnis zu haben, etwas Neues zu verstehen. Deshalb hat der Physiker laufend viele kreative Ideen für Experimente. Junge Leute will er dazu motivieren, genauso eine Lust am selbstständigen Denken zu empfinden wie er selbst. Gegebene Formeln auswendig zu lernen und Sachverhalte glauben zu müssen bringt die Menschheit nicht weiter. Es geht ums selbstständige Denken.

GESCHRIEBENES: VIKTORIA ANTREY
FOTOGRAFIERTES: ALEXANDER BERNOLD