Schnelle Teilchen für alle

Mehr als 20 Jahre lang haben europäische Wissenschaftler eine neue Neutronenquelle gefordert. Seit 2014 wird sie endlich gebaut. Das 1,8 Milliarden Euro teure Instrument soll den Anschluss an die internationale Spitzenforschung sichern.

Roger Eriksson steht in der zweiten Etage eines noch neu riechenden Containerbaus und schaut aus dem Fenster. Hier drinnen ist es warm, doch draußen fegt der Wind über das flache Ackerland ganz im Süden von Schweden. Seinen braunen Lederhut hat Eriksson abgenommen, seine dick gefütterte Jacke hat er noch an. Eriksson trägt einen Dreitagebart, der langsam grau wird.

Einige Meter unter ihm erstreckt sich ein gewaltiges Areal aus aufgewühlter Erde. 75 Hektar Baustelle, Bagger und Fahrzeuge und eine Reihe Bauarbeiter, deren neongelbe Anzüge vor dem erdigen Braun leuchten. Trotzdem wirken sie klein angesichts der riesigen Fläche, die sie bearbeiten. „Ich könnte ihnen den ganzen Tag zuschauen", sagt Eriksson. „Es ist so faszinierend. Woher wissen sie, welcher Haufen Erde wohin muss? Wie behalten sie den Überblick?"

Eriksson selbst war einmal Journa- list, jetzt engagiert er sich in der Öffentlichkeitsarbeit der European Spallation Source (ESS). Die Baustelle, auf die er schaut, ist das, was von seinem künftigen Arbeitsplatz schon existiert. Wenige Kilometer außerhalb des Städtchens Lund entsteht hier ein Forschungszentrum, eine Neutronenquelle, die Wissenschaftlern aus der ganzen Welt als Werkzeug dienen soll. 17 europäische Länder haben dafür rund 1,8 Milliarden Euro zusammengelegt.

Neutronenmangel vor 20 Jahren

Ein Blick zurück ins Europa Anfang der 1990er-Jahre: Während sich die Welt nach dem Fall des Eisernen Vorhangs politisch neu zu sortieren beginnt, klagt die europäische Wissenschaftsgemeinde über fehlende Ressourcen: Es herrscht Neutronenmangel. Die elektrisch ungeladenen Teilchen waren zunächst eine Art Nebenprodukt der Nuklearforschung, wurden dann aber immer häufiger für ein bildgebendes Verfahren zur Untersuchung von Materialien eingesetzt. Ende der 1990er-Jahre sind sie ein beliebtes Werkzeug für ganz unterschiedliche Disziplinen – doch nicht leicht verfügbar. Die eigentlich fest in Atomkernen verankerten Teilchen lassen sich entweder durch Kernspaltung in Forschungsreaktoren generieren oder durch Spallation (wörtlich: Absplitterung) in neu gebauten Spallationsquellen. Von ihnen sind Anfang der 1990er-Jahre weltweit nur vier im Einsatz: zwei in den USA, eine in Großbritannien, eine in Japan. Die Nachfrage ist groß, das Angebot knapp. 1993 schließen sich deshalb das deutsche Forschungszentrum Jülich und einige weitere Forschungsinstitutionen in Europa zum ESS Council zusammen. Ihr Credo: „Wir brauchen mehr Neutronen." Ohne eine weitere Neutronenquelle in Europa fürchten die Wissenschaftler um den Anschluss an die internationale Spitzenforschung, denn freie Neutronen lassen sich nur am Ort ihrer Entstehung zur Forschung einsetzen.

Roger Eriksson kam im Mai 2009 zur ESS Scandinavia. Wie lange sein Vertrag gelten würde, war völlig unklar. Denn es war nicht einmal entschieden, ob die Spallationsquelle in Lund überhaupt gebaut würde. Die Unsicherheit war Eriksson egal: „Ich wusste nicht, ob ich das Projekt ein halbes Jahr lang zu Grabe trage oder ob ich dabei bin, wenn es richtig aufgebaut wird", erzählt er. „Aber ich versuche, auf meinen Bauch zu hören. Und damals sagte er mir: Mach das." Unten rollen Bagger durch den Matsch.

Einige Kilometer weiter in einem angemieteten Bürogebäude am äußeren Rand von Lund: Hier ist der Großteil der ESS-Mitarbeiter untergebracht. Von außen ist das Gebäude grau und unscheinbar, aber drinnen sind die Flure hell, und die meisten Türen stehen offen. „Jeden Tag werden es mehr Leute", sagt Eriksson. „Gerade haben wir die 300 überschritten. Jetzt sind hier 40 Nationalitäten unter einem Dach." Die Namensschilder an den Bürotüren sind kleine Whiteboard-Tafeln – ein Wisch, und schon ist dort Platz für den nächsten Namen. Im Flur, der gleichzeitig Kaffeeküche ist, unterhalten sich ein paar Mitarbeiter auf Englisch. Im Hintergrund steht ein kleines Bücherregal mit Pippi-Langstrumpf-Büchern zum Schwedischlernen. Hier kommen Kulturen zusammen, bereichern sich und sorgen für eifrige Diskussionen.

Zoë Fisher ist ein Teil dieser internationalen Gemeinde. Die kleine Frau mit den kurzen, braunen Haaren redet schnell und lacht laut. Zoë Fisher ist für die ESS nach Schweden gekommen. Aufgewachsen ist sie in Südafrika, ihre akademische Karriere als Biochemikerin führte sie in die USA. 13 Jahre lang hat sie unter anderem in den großen Labors in Los Alamos, New Mexico, geforscht, ihren Mann kennengelernt, einen Sohn bekommen. Dann sah sie im Herbst 2013 die Stellenanzeige der ESS, die so unfassbar gut zu ihr zu passen schien. „Ich dachte, mein Mann würde sagen: ‚Bist du bescheuert, wir ziehen doch nicht nach Europa‘", sagt sie und lacht. „Er ist Amerikaner und hatte noch nie im Ausland gelebt. Aber er meinte: ‚Bewirb dich, das ist doch eine tolle Chance‘."

Zoë Fisher bewarb sich. Auf ein Skype-Gespräch folgte eine Einladung, und sie reiste nach Schweden. „So weit im Norden war ich noch nie gewesen", sagt sie. „Nur in Frankreich und England, aber das war für mich schon Nordeuropa." Nach acht Tagen in Lund hatte sie sich trotz des grauen Novemberwetters in das Städtchen verliebt und beschloss, mit ihrer Familie auszuwandern. „Wir haben alles verkauft. Zwei Häuser, zwei Autos. Der Rest kam in einen Container und ist um die halbe Welt geschifft worden. Dann haben wir hier neu angefangen." Zoë Fisher erzählt, als ginge es um den Ausflug am letzten Wochenende.

Drei neue Neutronenquellen

Europa 1997: Nach langen Diskussionen präsentiert der ESS Council einen Bericht mit der Idee für eine neue Neutronenquelle. Er findet kaum Beachtung, obwohl der Neutronenmangel sich nicht gebessert hat. Im Gegenteil: 40 Prozent der gesamten Neutronennutzung verteilen sich in Europa auf zwei Institute: den Reaktor im Institut Laue-Langevin, Grenoble, und die Spallationsquelle ISIS, die 1985 in Großbritannien eröffnet wurde. 1998 empfiehlt die Neutronen-Expertengruppe beim OECD Megascience Forum, drei neue Neutronenquellen zu bauen – eine in den USA, eine in Japan, eine in Europa.

Der Experte soll es richten

Zwei Etagen über Zoë Fisher sitzt James Yeck in seinem Büro: hellgraue Haare, legeres Hemd und offener Kragen, seit 2013 CEO im Projekt ESS. „Er ist ein ‚nice guy‘, hatte Roger Eriksson angekündigt. Yeck ist US-Amerikaner und Experte für wissenschaftliche Großprojekte. „That's the stuff I do", sagt er mit tiefer Stimme, lacht und erinnert ein wenig an einen Geschichten erzählenden Großvater.

Geschichten könnte er viele erzählen: James Yeck war Projektleiter in verschiedenen amerikanischen Forschungslabors, hat den US-Beitrag zum LHC koordiniert und als Direktor die antarktische Forschungsanlage Ice Cube geleitet. Sieben Mal ist Yeck zum Südpol gereist. Jetzt soll er das europäische Großprojekt ESS in die Tat umsetzen. „Die erste Herausforderung war es, einen Plan zu formulieren, den man auch durchführen kann" , sagt er.

2019 sollen hier die ersten Neutronen fliegen und die Forschung beginnen. „Wenn man einen Zeitplan hat, kann man ihn nutzen, um Entscheidungen voranzutreiben", sagt Yeck. Es klingt banal, aber angesichts der jahrzehntelangen Geschichte der ESS ist es das keineswegs. „Transparenz ist wichtig", sagt er. „Alle müssen sehen können, was wir vorhaben und wie wir es vorhaben. Das schafft Vertrauen." Yeck redet viel von Transparenz.

Europa Ende der 1990er-Jahre: Kurz nach der Empfehlung der OECD verkünden die USA, am Oak Ridge National Laboratory in Tennessee die Spallation Neutron Source zu bauen. Ein Jahr später legt auch Japan Pläne für eine Spallationsquelle vor, die Japan Spallation National Source, die nördlich von Tokioam J-PARC- Forschungszentrum gebaut werden soll. Bei europäischen Wissenschaftlern weicht die Sorge vor der Neutronenknappheit der Sorge, international den Anschluss zu verpassen.

Doch man diskutiert noch immer über den Standort. Deutschland, Frankreich und England kommen am ehesten infrage, auch das FZ Jülich ist im Gespräch. Schließlich trifft sich 2002 die europäische Neutronennutzergemeinde in Bonn. Was genau bei dem Treffen besprochen wurde, ist nicht überliefert. Klar ist, dass Jülich einen Rückzieher machte, wohl weil die Unterstützung durch die rot- grüne Landesregierung fehlte. In einer Spallationsquelle entsteht radioaktiver Abfall – wenn auch deutlich weniger als in einem Forschungsreaktor. Auch England schied als Standort aus. Viele dachten damals, die ESS würde niemals Wirklichkeit werden.

„Alles, was wir tun, ist kompliziert", sagt James Yeck. Er erklärt seinen Plan, zählt sieben Komitees auf, die sich mit unterschiedlichen Dingen beschäftigen. Und Yeck erklärt, warum alles so kompliziert ist. „17 Länder sind an der Planung und vor allem an der Finanzierung beteiligt. Sie alle wollen mitentscheiden."

Ein großer Teil der offenen Fragen erklärt sich durch den Aufbau der ESS. Schaut man von oben auf ein Modell, erinnert die Form des Gebäudes an ein rundes Straßenschild, das jemand flach auf den Boden gelegt hat. Darin werden durch einen Strahl aus Protonen Neutronen aus Atomkernen herausgeschlagen. Die Protonen werden zunächst auf gerader Strecke beschleunigt und treffen dann auf einen Metallkörper, das Target, wo sie Neutronen herauslösen.

Damit die Neutronen nicht wie die Kugeln auf einem Billardtisch in alle Richtungen davonjagen, werden sie gebündelt und kontrolliert in verschiedene Instrumente geleitet, die rund um das Target angeordnet sind. Die Instrumente sind das Wichtigste an der Anlage. Von ihrer Auswahl und Funktionsweise hängt ab, was mithilfe der ESS untersucht werden kann. 2019 sollen die ersten vier Instrumente an den Start gehen, insgesamt ist Platz für mehr als 30. Für 16 Instrumente sind Entscheidungen getroffen, bei den anderen stehen sie noch aus. „Die Instrumente sind unsere wertvollsten Werkzeuge", sagt einer, der sich tagein, tagaus mit Neutronen beschäftigt.

Arno Hiess kam 2011 zur ESS, die damals aus nur wenigen Mitarbeitern bestand. Anders als viele andere große Forschungsanlagen ist sie an keine schon bestehende Einrichtung angegliedert. Daher ging es damals um den technischen Entwurf der ganzen Anlage. Hiess und sein Team beschäftigen sich heute mit der technischen und wissenschaftlichen Ausstattung im Umfeld der einzelnen Instrumente. Wo braucht es welche Labors? Was muss direkt am Gerät möglich sein, was kann man auch im Nebengebäude erledigen? Wo kommen Abzüge, Steckdosen, Lichtschalter hin? Bei alldem hat Hiess ein klares Motto: „Die ESS ist eine Einrichtung, die der europäischen Nutzergemeinschaft Neutronen für wissenschaftliche Fragestellungen zur Verfügung stellt." Wer mit einer Forschungsfrage hierher kommt, soll alles so vorfinden, dass er komfortabel und effizient damit arbeiten kann.

Wichtig ist aber auch, dass potenzielle Nutzer von den Möglichkeiten erfahren. Deshalb ist Arno Hiess viel unterwegs, hält Vorträge und diskutiert auf Symposien. Die Themen der Diskussionen haben sich in der letzten Zeit verändert, berichtet er.

„Am Anfang wurde viel beratschlagt, was die Nutzer eigentlich wollen, welche Instrumente es braucht und wie man Neutronen am besten für eine bestimmte Fragestellung nutzt. Jetzt geht es eher darum, was konkret an welchen Instrumenten möglich sein wird." Auch Wissenschaftler aus anderen Disziplinen will er an die ESS holen.

Historisch gesehen waren Neutronen eine Methode von Physikern für Physiker. ESS soll wie die bestehenden Neutronenquellen breiter genutzt werden und muss dafür so vielseitigen Service liefern, dass zum Beispiel auch Archäologen damit ihre Ausgrabungsstücke gut untersuchen können.

Europa, Mitte der 2000er: Nachdem die großen Kandidaten in der Standortfrage Rückzieher gemacht haben, sind drei kleinere Bewerber aufs Spielfeld gezogen: Bilbao in Spanien, Lund in Schweden und Debrecen in Ungarn arbeiten an Plänen für die Realisierung einer Spallationsquelle. Als Standort erscheinen alle gleich unwahrscheinlich, aber es gibt keine Alternativen. Die Frage ist, wer ausreichend finanzielle und politische Unterstützung seines Landes bekommt. 2006 öffnet unterdessen die fertig gebaute Spallationsquelle in den USA ihre Tore. ESS Scandinavia kämpft zu dieser Zeit bei Wissenschaft und Politik im eigenen Land um Unterstützung. Vom schwedischen Forschungsminister Lars Leijonborg kommen Zusagen, aber noch ist alles offen.

Am 27. Mai 2009 unterschreibt Roger Eriksson seinen Arbeitsvertrag bei der ESS. Am 28. Mai 2009 geschieht in Brüssel das, was im Nachhinein als die Entscheidung für Schweden als Standort gewertet wird. Es ist ein Treffen der politisch Verantwortlichen. Die Finanzkrise wütet in Europa, und Geld für Forschung ist schwer zu legitimieren. Am Abend erklärt der schwedische Ministerpräsident, man werde die ESS wahrscheinlich in Lund bauen. Nur wenige Tage später gibt Spanien seine Unterstützung bekannt und zieht sich damit als Bewerber zurück. In Stein gemeißelt ist zu diesem Zeitpunkt freilich noch nichts. Schweden und Dänemark sollen gemeinsamer Standort sein. Sie haben nun die Verantwortung und damit auch die finanzielle Last zu tragen. Alle übrigen Länder unterzeichnen nur Dokumente, die ihre „Intention" bescheinigen, sich an der ESS zu beteiligen. Ungarn beschwert sich noch Wochen später über unfaire Verhandlungsmethoden und vorschnelle Verkündigungen.

200 Millionen aus Deutschland

Im Februar 2015 sitzt James Yeck in seinem Büro bei Lund und spricht über transparente Pläne und Zusammenarbeit, er lobt den finanziellen Einsatz von Schweden und Dänemark. Die beiden Länder tragen mit rund 850 Millionen Euro den größten Teil der Kosten und haben vor allem in den letzten sechs Jahren viel Geld in den Aufbau der Infrastruktur und der Organisation der ESS gesteckt. Nach der „Entscheidung" 2009 entwickelte man in internationaler Zusammenarbeit knapp drei Jahre lang das technische Design.

2013 kam Yeck und mit ihm der Zeitplan. 2014 schließlich – mehr als 20 Jahre nach der Entstehung der Idee – erhält die ESS die ersten finanziellen Zusagen, die mit Unterschriften auf Papier besiegelt werden. England macht als erster großer Geldgeber einen Schritt nach vorne, Deutschland folgt.

Anfang Juli 2014 verkündet das Bundesforschungsministerium, man werde zur ESS 202,5 Millionen Euro beitragen. Damit ist Deutschland der drittgrößte Geldgeber hinter Schweden und Dänemark. Rund 70 Prozent der Summe bleiben allerdings in Deutschland. Denn deutsche Forschungsinstitute leisten „ In-Kind-Beiträge" für die ESS. Das bedeutet: Sie entwerfen und bauen für die ESS Instrumente oder Teile davon und tragen so mit ihrer Kompetenz zu dem Projekt bei.

Das In-Kind-System nutzt zwar das in Europa verteilte Können, bringt aber auch Probleme. Die Zahl der Instrumente ist begrenzt, die große Vision, von der Yeck, Hiess und ihre Kollegen ständig sprechen, ist die Exzellenz. Doch jedes Land kann nur seine Kompetenzen, Finanzen und seinen politischen Willen beisteuern. Um alles aufeinander abzustimmen, sind rund 90 Personen an dem Prozess beteiligt, bei dem die Instrumente ausgewählt werden. Durch Kooperationen zwischen den Forschungsteams sollen die Ressourcen bestmöglich ausgeschöpft werden. „Es hilft nichts, wenn wir Instrumente bauen, die keiner benutzen will", sagt der Forscher Arno Hiess. Und der Chef James Yeck ergänzt: „In den Entscheidungsprozess sind mehrere Länder eingebunden."

Yeck versucht, die Entscheidungen voranzutreiben. Noch gibt es eine Lücke in der Finanzierung, auch wenn sie klein ist. „Diese Lücke wird sich schließen", ist er überzeugt. Die Schweiz hat erst im Frühjahr ihre Beteiligung zugesagt, mit den Niederlanden und Belgien laufen Verhandlungen.

Yeck setzt auch auf den psychologischen Effekt des Baubeginns. Seit im Herbst 2014 die ersten Bagger kamen, hat er ein gewichtiges Argument mehr, um Investoren zu überzeugen. Neben den finanziellen Zusagen stehen die Auswahl der letzten Instrumente aus, die rechtliche Umwandlung der bisher schwedisch- dänischen Firma ESS in ein europäisches Forschungskonsortium und die Frage, wie die Betriebskosten gestemmt werden, wenn der Bau beendet ist. Dafür gibt es verschiedene Modelle. Klar ist: Wer mehr nutzt, soll auch mehr zahlen.

Dass das in großen Forschungseinrichtungen bisweilen umgekehrt ist, gibt Yeck zu. Trotzdem: Bis 2017 soll entschieden sein, wie der Betrieb im Detail bezahlt wird. Der Zeitplan steht. Wenn James Yeck und seine Mannschaft ihn einhalten, fliegen 2019 in Lund die ersten Neutronen. •

von Henrike Wiemker

Reload-Capcha neu laden Text der identifiziert werden soll

Bitte geben Sie zusätzlich noch den Sicherheitscode ein!

Rubriken

 


Harte Nuss
Rätsel: Berühmte Entdecker gesucht

 

Der Buchtipp

Was kommt dabei heraus, wenn sich Alice nicht ins Wunderland verirrt, sondern in eine Vorlesung über Quantenphysik? Eine Reise als intellektueller und ästhetischer Genuss.

Zu allen Buchtipps


Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der Konradin Mediengruppe