Anil Ananthaswamy: Was extreme Astrophysik erfordert

Heute möchte ich über das für mich größte Abenteuer sprechen, zu dem die Menschen aufgebrochen sind, die Suche nach dem Verständnis des Universums und unseren Platz darin. Mein eigenes Interesse daran und meine Leidenschaft dafür begann eher zufällig. Ich hatte dieses Buch erworben, "Das Universum und Dr. Einstein" - ein gebrauchtes Taschenbuch von einem Antiquariat in Seattle. Einige Jahre danach, in Bangalore, konnte ich eines Nachts nicht einschlafen, und ich nahm mir dieses Buch, dachte, es würde mich in 10 Minuten einschläfern. Aber wie es kam, las ich es von Mitternacht bis fünf Uhr Morgens in einem durch. Und es hinterließ dieses intensive Gefühl von Ehrfurcht und Freude. über das Universum und unsere Fähigkeit, so viel zu verstehen, wie es der Fall ist. Und dieses Gefühl hat mich noch nicht verlassen.

Dieses Gefühl war der Anlass für mich, meinen Beruf zu ändern – aus dem Softwareentwickler wurde ein Wisschenschaftsautor – um die Freude der Wissenschaft zu genießen und auch die Freude, sie anderen nahezubringen. Und dieses Gefühl brachte mich auch auf eine Art Pilgerweg, wortwörtlich ans Ende der Welt, um Teleskope, Detektoren, zu sehen, Instrumente, die Menschen bauen, oder gebaut haben, um den Kosmos zu erforschen, in immer genaueren Details. So führte er mich von Orten wie Chile – der Atacama Wüste in Chile – nach Sibirien, in unterirdische Minen, in den Japanischen Alpen, in Nordamerika, bis nach Antarktika und sogar zum Südpol.

Und heute möchte ich sie teilhaben lassen, an einigen Bildern, einigen Geschichten dieser Reisen. Ich habe praktisch die letzten Jahre damit verbracht die Bestrebungen zu dokumentieren, einiger äußerst unerschrockenen Männer und Frauen, die wörtlich, zuweilen, ihr Leben riskieren, und in einigen sehr abgelegenen und sehr feindseligen Orten arbeiten um noch die geringsten Signale aus dem Kosmos einzufangen, damit wir das Universum verstehen können.

Ich beginne mit einem Tortendiagramm. Und ich verspreche das ist das einzige Tortendiagramm in der gesamten Präsentation. Aber es formt den Zustand unseres Wissens vom Kosmos. Alle Theorien der Physik, die wir heute haben erklären gut was wir normale Materie nennen – das, aus dem wir alle gemacht sind – und das sind vier Prozent des Universums. Astronomen und Kosmologen und Physiker denken, dass es etwas Namens dunkle Materie im Universum gibt, das 23 % des Universums ausmacht, und etwas, genannt dunkle Energie, die das Raum-Zeit Gefüge durchdringt, die weitere 73 % ausmacht. Dieses Diagramm zeigt also, dass 96% des Universums, bei diesem Stand seiner Erforschung, unbekannt oder nicht gut verstanden ist. Und die meisten Experimente, Teleskope, die ich mir anschaute, stellen irgendwie diese Frage nach diesen zwei Zwillings-Geheimnissen, dunkler Materie und dunkler Energie.

Wir begeben und zuerst in eine tiefe Mine. in Nord-Minnesota, wo die Leute nach etwas suchen, das sich dunkle Materie nennt. Und die Idee ist, dass sie nach einem Anzeichen suchen, dunkler Materieteilchen, die einen ihrer Detektoren treffen. Der Grund, warum sie unterirdisch sein müssen, ist, weil dasselbe Experiment an der Erdoberfläche von den Signalen erstickt würde, verursacht durch Dinge wie kosmische Strahlung, Umgebungs-Radioaktivität, sogar unserer Körper. Sie werden es vielleicht nicht glauben, aber sogar unsere Körper sind radioaktiv genug, dieses Experiment zu stören. Also gehen sie tief in die Minen, um eine Stille der Umwelt zu finden, die es sie hören lässt, wenn ein dunkles Materieteilchens ihren Detektor trifft.

Ich sah mir einige dieser Experimente an, und es ist tatsächlich so – man kann es kaum sehen, weil es vollkommen dunkel dort ist. Die ist eine Höhle, von den Bergleuten zurückgelassen, die sie 1960 verließen. Und die Physiker kamen und benutzten sie irgendwann in den 80ern. Und die Bergleute des frühen letzten Jahrhunderts arbeiteten, buchstäblich, bei Kerzenschein. Und heute würden Sie die Mine so sehen, eine halbe Meile unter Boden. Dies ist eines der größten Untergrund-Laboratorien der Welt. Und, neben anderen Dingen, suchen sie nach dunkler Materie.

Ein anderer Weg, dunkle Materie zu suchen, ist der indirekte. Wenn dunkle Materie im Universum existiert, in unserer Galaxis, dann müssten diese Partikel zusammenprallen und andere Partikel produzieren, die wir kennen – eines davon sind Neutrinos. Und Neutrinos kann man messen durch die Signatur, die sie hinterlassen, wenn sie Wassermoleküle treffen. Wenn ein Neutrino ein Wassermolekül trifft, strahlt es eine Art blaues Licht ab, einen Blitz aus blauem Licht, und dieses blaue Licht zu suchen, lässt einen grundsätzlich etwas über das Neutrino verstehen, und dann, indirekt, etwas über die dunkle Materie, die das Neutrino geschaffen hat. Aber man braucht große, sehr große Mengen an Wasser um dies zu tun. Man braucht so etwas wie zig Megatonnen an Wasser – beinahe eine Gigatonne an Wasser – um eine Chance zu haben, das Neutrino zu erwischen. Und wo auf der Welt könnte man solches Wasser finden? Nun, die Russen haben einen solchen Tank in ihrem Hinterhof.

Dies ist der Baikalsee. Es ist der größte See der Welt. Er ist 800 km lang. Er ist an den meisten Stellen etwa vierzig bis fünfzig Kilometer breit, und einen bis zwei Kilometer tief. Und was die Russen machen, ist, diese Detektoren zu bauen und sie ungefähr einen Kilometer tief unter die Oberfläche abzutauchen um diese Blitze aus blauem Licht beobachten können. Und das ist die Szenerie, die ich antraf, als ich dort landete. Dies ist der Baikalsee am Höhepunkt des sibirischen Winters. Der See ist ganz gefroren. Und die Linie schwarzer Punkte, die sie im Hintergrund sehen, das ist das Eiscamp, in dem die Physiker arbeiten. Der Grund, im Winter arbeiten müssen, ist, dass sie nicht das Geld haben, im Sommer und Frühling zu arbeiten, was, wenn sie es täten, Schiffe und Tauchplattformen zu ihrer Arbeit voraussetzte. So warten sie bis zum Winter – der See ist komplett gefroren – und sie nutzen das meterdicke Eis als Plattform auf der sie ihr Eiscamp aufbauen und arbeiten.

Das sind die Russen, die auf dem Eis arbeiten, mitten im sibirischen Winter. Sie müssen Löcher ins Eis bohren, ins Wasser tauchen – kaltes, kaltes Wasser – das Instrument erwischen, es raufbringen, Reparaturen ausführen und Wartungen, die nötig sind, es zurückbringen und wegkommen, bevor das Eis schmilzt. Denn die Phase des soliden Eises dauert zwei Monate und es ist voller Risse. Und man muss sich das vorstellen, da ist ein meerähnlicher See darunter, der sich bewegt. Ich verstehe immer noch nicht diesen russischen Mann, mit bloßer Brust arbeitend, aber das zeigt uns, wie hart er arbeitete. Und diese Leute, eine Handvoll Leute, haben seit 20 Jahren gearbeitet, Partikel gesucht, die es geben könnte, oder nicht. Und sie haben dem ihr Leben verschrieben. Damit Sie es verstehen können, sie haben 20 Millionen in 20 Jahren ausgegeben. Die Bedingungen sind sehr hart. Sie arbeiten mit sehr knappen Mitteln. Die Toiletten dort sind wörtlich Löcher im Boden, bedeckt von einer Bretterbude. Es ist so rudimentär, aber sie machen das jedes Jahr.

Von Sibirien zur Atacama Wüste in Chile, um etwas zu sehen, das sich Das Sehr Große Teleskop nennt. Das Sehr Große Teleskop ist eins der Dinge, die Astronomen machen – sie geben ihren Teleskopen ziemlich einfallslose Namen. Ich kann Ihnen versichern, dass das Nächste, das sie planen, Das Extrem Große Teleskop heißt. (Gelächter) Und sie werden es nicht glauben, aber das danach wird das Unermesslich Große Teleskop heißen. Aber nichtsdestoweniger ist es eine besondere Ingenieursleistung. Dies sind vier 8,2 Meter-Teleskope. Und diese Teleskope werden, neben anderen Dingen, benutzt, um zu untersuchen, wie die Ausdehnung des Universum sich mit der Zeit verändert. Und je mehr man das versteht, umso besser würde man verstehen, was diese dunkle Energie – aus der das Universum besteht – ist.

Und ein Stück Technik möchte ich Ihnen ans Herz legen, dieses Teleskop betreffend, den Spiegel. Jeder Spiegel, es gibt vier davon, ist aus einem Stück Glas, ein monolithisches Stück High-Tech-Keramik, das so akkurat geschliffen und poliert wurde, dass der einzige Weg, das zu verstehen ist, sich eine Stadt wie Paris vorzustellen, mit all ihren Gebäuden und dem Eiffelturm, wenn man Paris so akkurat abschleifen würde, hätte man Erhebungen von einem Millimeter Höhe übrig. Das ist die Art Polierung, die diese Spiegel bestanden. Ein außergewöhnliches Set von Teleskopen. Hier ist eine andere Ansicht vom Gleichen. Der Grund, warum man diese Teleskope an Stellen wie der Atacama-Wüste baut, ist wegen der Höhenlage der Wüste. Die trockene Luft ist wirklich gut für Teleskope, Und die Wolkendecke ist unter dem Gipfel dieses Berges, so dass die Teleskope ca. 300 Tage wolkenfreien Himmel haben.

Abschließend bringe ich Sie nach Antarktika. Ich möchte die meiste Zeit auf diesen Teil der Welt verwenden. Dies ist die letzte Grenze der Kosmologie. Einige der erstaunlichsten Experimente, einige der extremsten Experimente, werden in Antarktika gemacht. Ich war dort, um etwas, das man Langzeit-Ballonflug nennt, zu sehen, der im Grunde Teleskope und Instrumente befördert, den ganzen Weg in die obere Atmosphäre, die obere Stratosphäre, 40 km hoch. Und dort machen sie ihre Experimente, und dann wird der Ballon, die Nutzlast, heruntergeholt. Hier landen wir auf dem Ross Festlandsockel in Antarktika. Das ist ein amerikanisches C-17 Flugzeug, das uns von Neuseeland nach McMurdo in Antarktika flog. Und hier besteigen wir gerade unseren Bus. Ich weiß nicht, ob Sie die Schrift lesen können, sie sagt "Ivan der Schreckbus". Und der bringt uns nach McMurdo.

Und das ist die Szenerie, die Sie in McMurdo empfängt. Und Sie werden kaum diese Hütte bemerken. Diese Hütte wurde von Robert Falcon Scott und seinen Männern gebaut, als sie nach Antarktika kamen, auf ihrer ersten Expedition zum Südpol. Weil es so kalt ist, ist alles in dieser Hütte wie sie es verlassen hatten, mit den Resten der letzten Mahlzeit, die sie dort gekocht hatten. Es ist ein besonderer Ort. Das ist McMurdo selbst. Ungefähr 1.000 Menschen arbeiten im Somme hier, und ca. 200 im Winter, wenn es sechs Monate lang völlig dunkel ist.

Ich war hier zum Start dieses besonderen Instrumententyps. Dies ist ein kosmisches Strahlenexperiment, das ganz bis in die obere Stratosphäre gebracht wurde, auf eine Höhe von 40 km. Was Sie sich vorstellen müssen sind die zwei Tonnen Gewicht. Da benutzt man einen Ballon, um etwas von zwei Tonnen zu tragen, bis auf eine Höhe von 40 km. Und die Ingenieure, die Techniker, die Physiker müssen alle auf dem Ross Eis Schelf bauen, weil Antarktika - ich werde nicht in die Begründung gehen – aber es ist einer der günstigsten Orte um solche Ballonstarts zu machen, außer dem Wetter. Das Wetter, wie Sie sich vorstellen können, dies ist Sommer und man steht auf 200 Fuß Eis. Und dahinten ist ein Vulkan, der Gletscher auf dem Gipfel hat. Und was sie machen müssen, ist, den gesamten Ballon aufbauen – den Stoff, Fallschirm und alles – auf dem Eis und dann mit Helium füllen. Und dieser Vorgang dauert etwa zwei Stunden.

Und das Wetter kann sich ändern, während sie diesen ganzen Aufbau machen. Zum Beispiel legen sie hier den Ballonstoff nach hinten, der schließlich mit Helium gefüllt wird. Diese zwei Laster, die sie am Ende sehen tragen beide je 12 Tanks komprimiertes Helium. Nun, wenn das Wetter sich vor dem Start ändert, müssen sie tatsächlich alles wieder zurück in die Kisten packen und es zurück zur McMurdo Station nehmen. Und dieser spezielle Ballon, weil er zwei Tonnen Gewicht hochbringen muss, ist ein extrem riesiger Ballon. Der Stoff alleine wiegt zwei Tonnen. Um das Gewicht zu minimieren ist er sehr dünn, wie eine Einwickelfolie. Und sie müssen ihn zurück bringen, sie müssen ihn in Kisten packen und draufstampfen, damit er wieder in die Kiste passt – nur, beim ersten Mal, wurde es in Texas gemacht. Hier können sie es nicht mit dem Schuhwerk, das sie tragen, also müssen sie die Schuhe ausziehen, barfuß rein in die Kisten bei der Kälte und diese Art Arbeit machen. Das ist der Einsatz, den diese Leute bringen.

Hier ist der Ballon der mit Helium aufgeblasen wird, ein prächtiger Anblick. Hier ist eine Szene, die den Ballon und die Traglast ganz zeigt. Der Ballon wird mit Helium an der linken Seite befüllt und der Stoff verläuft bis zur Mitte wo ein Satz Elektronikteile und Sprengstoff mit einem Fallschirm verbunden ist, und dann ist der Fallschirm mit der Traglast verbunden. Bedenken Sie, diese ganze Verkabelung machen Menschen in extremer Kälte, in unter-Null Temperaturen. Sie tragen 15 kg Bekleidung und so, Aber sie müssen die Handschuhe ausziehen, um das zu tun. Ich würde Ihnen gerne einen Start zeigen.

(Video) Funk: Okay, lasst den Ballon los, lasst den Ballon los, lasst den Ballon los.

Anil Ananthaswamy: Und nun zwei Bilder zum Abschluß für Sie. Dies ist ein Observatorium im Himalaya, in Ladakh in Indien. Was Sie hier betrachten sollten ist das Teleskop auf der rechten Seite. Und auf der linken äußeren Seite ist ein 400 Jahre altes buddhistisches Kloster. Hier eine Nahaufnahme des buddhistischen Klosters. Ich war berührt von dieser Gegenüberstellung, dieser zwei enormen Disziplinen der Menschheit. Eine erforscht den Kosmos draußen, und die andere untersucht unsere innere Existenz. Und beide brauchen eine besondere Stille.

Was mich berührte war, dass an jedem Ort, dessen Teleskope ich besuchte, die Astronomen und Kosmologen eine besondere Art der Stille suchen, ob es Ruhe vor Funkwellen, oder Lichts oder was auch immer war. Und es war sehr offensichtlich, dass, wenn wir diese stillen Orte der Erde zerstören, werden wir auf einem Planeten sitzen, ohne nach draußen sehen zu können, weil wir die Signale nicht verstehen können, die aus dem Weltall kommen.

Danke schön.

(Applaus)