Nobelpreisträger Kajita startet unterirdischen Pelletron-Beschleuniger in der ehemaligen Felsenkeller-Brauerei

Dresden, 4. Juli 2019. Am Anfang waren pure Energie und eine Protonensuppe. Und dann? Was geschah nach dem Urknall? Wie und wann kamen Kupfer und Eisen in die Welt, auch Kohlenstoff und Sauerstoff, ohne die unser Leben nicht vorstellbar wäre? Astrophysiker haben da schwer die Senioren unter den Sternen im Verdacht: Fangen die unter bestimmten Umständen an, die richtig schweren Elemente auszubrüten, wenn die ihren ganzen Protonen-Treibstoff aus der Urknall-Zeit verbraucht haben?

Neutrinoforscher freut sich auf Datenfluten

Antworten auf diese Fragen suchen Physiker nun mit einem unterirdischen, 2,5 Millionen Euro teuren Beschleuniger-Komplex im Plauenschen Grund, den der Neutrino-Nobelpreisträger Prof. Takaaki Kajita von der Uni Tokio am Donnerstag im Dresdner Eiswurmlager offiziell gestartet hat. „Als Neutrino- und Gravitationswissenschaftler freue ich mich sehr auf neue Daten aus dem Felsenkeller-Beschleuniger“, betonte er.

Lindwurm war gut gegen natürliche Radioaktivität geschützt

Den Standort haben die TU Dresden und das „Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf“ (HZDR) mit Bedacht gewählt: Die stillgelegten Lagerstollen der früheren Felsenkeller-Brauerei hat – so sagt es die Legende – einst ein Eislindwurm 45 Meter tief in den Felsen gegraben. Und die Drachengänge eignen sich eben nicht nur dafür, im Hochsommer das Bier kühl zu halten. Sie schirmen auch die empfindlichen Apparaturen der Experimentalphysiker erstklassig gegen die natürliche Strahlung ab, die jeden Menschen tagtäglich bombardiert. „Unsere Experimente lassen sich nicht an der Erdoberfläche durchführen“, erklärte TU-Professor Kai Zuber. Doch durch den Felsenschild geschützt, können die Forscher nun ganz genau ausmessen, welche Gammastrahlen und Fusionsprodukte entstehen, wenn sie Atomrümpfe (Ionen) mit niedriger Energie aufeinanderschleudern. So wollen sie das Innere alter Sterne simulieren – und zuschauen, ob und wie dabei aus dem leichten Helium-Gas schließlich Kohlen- und Sauerstoff oder andere schwerere Elemente entstehen.

Abgeschirmes Pelletron-Labor in Deutschland einzigartig

Von solchen besonders abgeschirmten Niedrigenergie-Beschleunigerlaboren gibt es weltweit nur zwei weitere. In Deutschland ist die Anlage einzigartig. Entsprechend groß ist das Interesse der internationalen Wissenschaftlergemeinde, im Dresdner Felsenkeller mitforschen zu dürfen. „Die ersten Anfragen sind bereits aus Polen und Mexiko gekommen“, berichtete Dr. Daniel Bemmerer von der TU, der die technische Leitung des neuen Labors übernommen hat. Schon jetzt sei klar, dass im Felsenkeller „ein Leuchtturm der Dresdner Forschungslandschaft“ entstanden sei, ergänzte TU-Forschungsprorektor Prof. Gerhard Rödel. Auch Nobelpreisträger Kajita zeigte sich angetan: „Da diese Maschine Wissenschaftlern aus aller Welt offen steht, kann die gesamte Gemeinschaft der nuklearen Astrophysik von ihr profitieren.“

Aus Helium mache Kohlenstoff!

Zunächst wollen die Dresdner Wissenschaftler aber erst mal selbst ein paar Ionen aufeinanderprallen lassen, um eigene Forschungsprojekte voranzubringen: Sie möchten damit nachstellen, wie die Sterne zunächst immer schwerere Helium-Varianten mit mehr und mehr Neutronen im Kern erzeugen. Im nächsten Schritt wollen sie dann die Fusion der Helium-Kerne anstoßen, auch „Kohlenstoff-Brennen“ genannt.

Auch für Elektroniktests nutzbar

Doch auch ganz andere Nutzungen jenseits der Astrophysik schließen die Forscher nicht aus. Hochtechnologie-Unternehmen könnten im Eiswurmlager beispielsweise ihre Flugzeug- oder Raumschiffelektronik einer Ionen-Feuerprobe unterziehen, um ihre Reaktion auf kosmische Strahlung genauer auszumessen.

Eiswurm-Mär schmückte die Biere der Felsenkeller-Brauerei

Groß genug ist das Gangsystem im Fels jedenfalls, um noch das eine oder andere Experiment unterzubringen: Insgesamt 66 Meter lang ist die gesamte Stollenanlage unter der alten Brauerei. Die Legende berichtet von einem uralten Eiswurm, die darinnen sein Unwesen trieb und das Eis von den Bierfässern leckte. Dieser Drache schmückte später alle Biere der Felsenkellerbrauerei.

Prosaischere Gemüter werden hingegen behaupten, die ganze Drachengeschichte sei Mumpitz und die Brauer hätten die Gänge erst 1857 in den Stein gehauen. Nach dem Untergang der DDR ging 1991 auch die Brauerei die Weißeritz herunter. Der denkmalgeschützte Industriekomplex dient seither als Gewerbegebiet.

2,5 Millionen Euro investiert

Kern- und Astrophysiker erkannten das Potenzial der alten Bierkeller beizeiten. Ab 1982 nutzten Rossendorfer Forscher den Stollen IV als „Niederniveaumesslabor“. Später sicherten sie sich die Stollen VIII und XI. Um so tief unter der Erde ihre Forschungsanlage zu bauen, kratzten Uni und Helmholtz insgesamt rund 2,5 Millionen Euro zusammen: vor allem Exzellenzgeld der TU, Berufungsgelder von Uni-Professor Kai Zuber und HZDR-Strahlenphysikdirektor Prof. Thomas Cowan. Als Schnäppchen ergatterten sie für 400.000 Euro den gewünschten Pelletron-Ionenbeschleuniger der 5-Megavolt-Klasse von einer pleite gegangenen britischen Arznei-Firma. Ab 2016 bauten sie die Drachengänge um, installierten den Teilchenbeschleuniger und weitere Labortechnik. Die „Deutsche Physikalische Gesellschaft“ (DFG) und die Helmholtz-Gemeinschaft rückten außerdem in Summe 620.000 Euro heraus, um die Löhne für eine zwölfköpfige Startmannschaft für die nächsten drei Jahre zu bezahlen.

Autor: Heiko Weckbrodt

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