CERN’s LHC – Davon geht die Welt nicht unter!

Weltuntergangsstimmung? Das ist in diesen Tagen doch eher etwas für die Wall Street, oder? Es scheint aber eine Menge Leute zu geben, die sich tatsächlich Sorgen über einen (tatsächlich un-)möglichen Weltuntergang machen, der angeblich durch die Versuche mit dem LHS (Large Hadron Collider) bei CERN in der Nähe von Genf heraufbeschworen werden könnte. Okay, vieles ist auch durch Medien hochgeschaukelt, die damit Aufmerksamkeit erringen wollen. Daniela in Indien hat z.B. ein paar schöne Beispiele dafür in ihrem Weglog vorgestellt.

Nun bin ich kein Physiker, aber ich will mal versuchen, mein Schulwissen und das, was ich mir die Jahre über angelesen habe mal zu ordnen und darlegen, warum ich eine Gefahr für Blödsinn halte (die Vorgänge an der New Yorker Wall Street halte ich für viel gefährlicher). Also keine Garantie für die Genauigkeit meiner Angaben, aber im Prinzip dürfte alles so in etwa hinkommen. Der geneigte Kommentator darf mich gerne korrigieren. Und vielleicht kann ich ja etwas zur Beruhigung beitragen.

Die angebliche Gefahr bei diesen Versuchen soll ja darin bestehen, dass durch die Kollision von Protonen (positiv geladene Atomkernbausteine) bei nahezu Lichtgeschwindigkeit deren Masse so stark zusammen gepresst werden könnte, dass Schwarze Löcher entstehen. Schwarze Mini-Löcher sozusagen. Und genau da gibt es zwei Knackpunkte bei der Annahme vom Weltuntergang:

1. Es ist nicht mal sicher, ob solche Mini-Schwarze-Löcher bei den Versuchen überhaupt entstehen (okay, diese Erkenntnis ist im Zweifelsfall noch nicht beruhigend).
2. Übliche Schwarze Löcher und Schwarze-Mini-Löcher unterscheiden sich in ihrer Gefährlichkeit enorm. (Und da kommen wir der Sache näher.)

Schauen wir uns mal an wie Schwarze Löcher entstehen bzw. was sie überhaupt sind.

Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt (also so eine Art ‘Ding’), dessen Schwerkraft so groß ist, dass nicht einmal Licht (immerhin das schnellste Zeugs im Universum) sich aus dem Schwerefeld des Körpers entweichen kann. Nun ist Schwerkraft im Wesentlichen von zwei Dingen abhängig: Von der Masse eines Objektes (Schwerkraft ist eine Eigenschaft von Masse) und seiner Ausdehnung. Je weiter man von einem Objekt entfernt, um so geringer ist die Schwerkraft. Je näher, desto größer. Das ist so ähnlich, wie bei Magneten. (Deshalb gäbe es auch eine ganz einfache Methode, abzunehmen: Einfach weit von der Erde weg fliegen, schon ist man leichter, weil die Schwerkraft zwischen einem selbst und der Erde nicht mehr so groß ist.)

So, und nun gäbe es zwei Arten, ein Schwarzes Loch herzustellen.

Erstens: man nimmt eine riiiiieeeeeesige Masse und tut immer mehr dazu, bis die Schwerkraft, so groß ist, dass auch die Geschwindigkeit des Lichts von knapp 300 000 km/h nicht mehr ausreicht, um aus dem Schwerefeld dieser Masse zu entrinnen. Kein Licht mehr = dunkel = schwarz, und weil alles hineinfällt = Schwarzes Loch. Dazu braucht man aber wirklich sehr viel Masse, also etliche große Sterne oder so (also mit Erdmassen braucht man da gar nicht anfangen zu rechnen, glaube ich).

Tatsächlich dürfte noch ein Effekt die Sache ein klein wenig beschleunigen: Bevor nämlich allein die Masse ausreicht, um eine solche Schwerkraft zu erzeugen, bricht die Materie selbst unter ihrem Gewicht zusammen, die Elektronen, die um die Atomkerne fliegen, stürzen in diese hinein usw. Dadurch zieht sich das ganze Ding zusammen und konzentriert die Schwerkraft auf immer kleinere Entfernung. (Die Physiker sagen übrigens, dass der Raum durch die Masse gekrümmt wird, aber so kompliziert wollte ich das hier nicht machen, kommt auch für unsere Zwecke auf’s Gleiche raus.) Das geht theoretisch so weit, bis das Ganze nur noch ein Punkt ist (eine so genannte Singularität). Theoretisch sage ich deswegen, weil aus verständlichen Gründen noch keiner selbst nachgeguckt hat – wer will sich schließlich schon mit dem Übergewicht herumschlagen.

So, diese großen Schwarzen Löcher sind quasi galaktische Monster mit der Masse (und Schwerkraft) mehrerer (wenn nicht im Falle superschwerer Schwarzer Löcher im Zentrum von Galaxien) sogar tausender oder mehr Sonnen. Ein schnuckeliger kleiner Planet wie unserer, der einem solchen Monster zu nahe kommen würde, wäre nur ein kleiner Happs und, schwuppdiwupp, gefressen. Aber keine Sorge, die, von denen wir wissen, sind so … unendlich … weit … weg!

Zweitens: Schwarze Löcher kann man aber auch – theoretisch – billiger haben, mit weniger Aufwand: Das Bisschen Masse, was man gerade da hat, also z. B. ein paar Protonen (also Elementarteilchen – liegen ja überall herum) staucht man einfach dermaßen zusammen, dass sich das klitze-klitze-kleine Schwerefeld, dass diese Winzigkeit, dieses Fast-Nichts an Masse hat, auf so engem Raum konzentriert und auf diesem so intensiv wird, dass kein Licht mehr hinaus kann. (Wir erinnern uns: Je geringer die Entfernung, desto größer die Schwerkaft, sonst ginge das ja nicht.) Jetzt hätte man ein Schwarzes Mini-Loch.

Und nun kommen wir zum Unterschied zwischen den galaktischen Supermonstern und den weniger als mikroskopisch kleinen Schwarzen Mini-Löchern: Zwar ist bei den Schwarzen Mini-Löchern die Schwerkraft auch so groß, dass kein Licht mehr hinaus kann, aber eben nur weil, sie auf winzig kleinem Raum konzentriert ist. Also so einen halben Elementarteilchendurchmesser weiter in der Provinz dürfte man wahrscheinlich nicht mehr merken, wenn so ein Teil vorbei gesaust kommt. Die großen Supermonster irgendwo im Weltall dagegen könnte man Lichtjahre weit spüren. (Ein Lichtjahr sind etwa 9 500 000 000 000 Kilometer, wenn ich mich bei den Nullen jetzt nicht verzählt habe.)
Jetzt könnte man auf die Idee kommen, zu sagen: Ja, aber wenn das Mini-Loch alles in sich hineinzieht wird es ja größer und größer und irgendwann frisst es uns alle auf, schließlich ist es ja dann schon hier, wenn die Genf Mist bauen. Tja, schlechte Nachrichten für Pessimisten: Die Materie, aus der wir bestehen, besteht ja aus Atomen. Und die bestehen wiederum zum größten Teil aus? Tadaa… leerem Raum, ehrlich! Wenn ich mich noch richtig an mein Schulwissen erinnere, war der Vergleich etwa so: Man stelle sich einen Fußballplatz vor, auf dem in der Mitte ein Tennisball liegt. Das wäre ein Atomkern. Um den Platz herum fliegen dann ein paar Kirschkerne. Das wären dann die Elektronen. Dazwischen ist … Nichts, und zwar jede Menge davon. Ein Schwarzes Mini-Loch ist dagegen dermaßen klein, dass man es vermutlich mit einer Stecknadelspitze bezeichnen könnte – wie gesagt auf dem Fußballplatz und es muss eine sehr, sehr spitze Stecknadelspitze sein, also fast unendlich klein.
Man kann sich vorstellen, dass die Wahrscheinlichkeit, mit der diese Stecknadelspitze einen von den Kirschkernen oder den Tennisball zufällig treffen könnte, extrem klein ist, falls es überhaupt passiert. Schließlich wird das auch noch dadurch erschwert, dass die Kirschkerne wie wahnsinnig um den Platz rasen und das ganze Stadion auch noch in einer Art und Weise unkontrolliert hin und her zittert, dass Zuschauer in einem Moment in der Nord-, im nächsten in der Südkurve sitzen würden. (Das nennt sich dann Brownsche Molekularbewegung.)
Das Ganze läuft darauf hinaus, dass ein Schwarzes Mini-Loch, wahrscheinlich, also ich als Laie schätze jetzt mal, etliche zig ganz reale Kilometer weit durch die Erde fliegen könnte, ohne auch nur ein einziges Elementarteilchen zu fressen zu kriegen. Und es wäre danach nicht wirklich größer, der Jagderfolg danach wäre also auch nicht größer.

Okay, aber wenn doch…? Ja, okay: Selbst, wenn man sich denken würde, dass so ein Schwarzes Mini-Loch alle Jubeljahre mal ein halbes Gramm Materie irgendwo fressen sollte (wahrscheinlich viel weniger und wenn, dann im wohl Inneren der Erde – weil es dann doch irgendwann nach unten gezogen würde), wird dieses halbe Gramm immer noch so klein zusammen gepresst, dass die Kollisionswahrscheinlichkeit mit anderen Teilchen nicht wesentlich wächst. Und die Erde ist ziemlich schwer, so ungefähr 6 000 000 000 000 000 000 000 000 Kilogramm (wenn ich mich nicht bei den Nullen verzählt habe, wie gesagt). In Gramm sind das noch drei Nullen mehr. Vielleicht kann sich der geneigte Leser nur denken, dass es ziemlich lange dauern würde, bis so ein Mini-Loch zu einer Gefahr für das Leben auf der Erde sein dürfte. Ich schätze mal, eher fliegt uns unsere Sonne zum die Ohren (jaja, aber deswegen jetzt auch nicht gleich Panik kriegen…ist noch ‘ne Weile hin).
Es ist übrigens durchaus wahrscheinlich, dass Schwarze Mini-Löcher täglich entstehen, wenn kosmische Strahlung auf die obersten Schichten unserer Atmosphäre trifft. Und das passiert dann wohl schon seit Milliarden von Jahren.

Wem das jetzt zur Beruhigung immer noch nicht reicht, der sei auf die so genannte Hawking-Strahlung verwiesen. Schwarze Löcher ‘verdampfen’ nämlich. Das hat Stephen Hawking, einer der größten Denker, die dieser Planet hervorgebracht hat, herausgefunden. Dafür hat man ihn später auch in einer Folge von Star Trek verewigt. Er war, glaube ich, der Einzige, der in der Serie je sich selbst gespielt hat.
Aber Zurück zu der nach ihm benannten Stahlung! Wenn ich mich recht erinnere, was ich mal gelesen habe, funktioniert das ungefähr so: Bei einem sehr starken Feld, hier also ein Schwerefeld, entstehen quasi aus dem Nichts Teilchen, und zwar Teilchenpaare, wovon ein Teilchen nach innen und eines nach außen fliegt. Die Energie, die die Teilchen zu Masse werden lässt, geht dem (Schwere-) Feld verloren. Das geht gar nicht mal so schnell, weshalb ein Schwarzes Loch von der Größe der Sonne für sein Verdampfen länger brauchen dürfte, als das Universum alt ist.
Aber erstens ist die Sonne ja schon mal tausendfach größer als die ganze Erde und die Erde noch mal superduperhypermilliardenmillionenfach größer als ein Schwarzes Mini-Loch. Letzeres hat nämlich schon beim ersten oder zweiten Teilchen (okay, vielleicht auch erst beim zehten), das es ausstrahlt, verloren. Plopp! Weg isses! (Das reduziert dann nämlich auch noch mal die Chance überhaupt, den Tennisball auf dem Fußballfeld oder einen von den fliegenden Kirschkernen überhaupt zu erreichen.) Übrigens zerfallen andere bei Teilchenbeschleunigern entstandene Teilchen schon im Bereich von zehntausendstel Sekunden oder auch noch viel schneller.

Und wer jetzt noch meint: “Ja, aber das ist ja alles nur von den Wissenschaftlern gesagt und denen kann man nicht trauen”, dem sei geantwortet:
Diese Wissenschaftler sitzen erstens auch auf diesem Planeten fest und können nicht wirklich wo anders hin, und zweitens steht hinter diesen Versuchen kein unmittelbares finanzielles Interesse, also da kann kein Konzern im nächsten Jahr Milliarden von Euro mit verdienen. (Und drittens: Warum sollten sie lügen? Von wem wissen wir überhaupt nur von Schwarzen Löchern, he?)

Ob die ganze Investition in den LHC zum jetzigen Zeitpunkt sinnvoll war, oder ob man mit dem Geld nicht statt dessen lieber ein paar Entwicklungsländern auf die Beine geholfen hätte, mag auf einem anderen Blatt stehen (und für Waffen wird ohnehin hundert mal mehr ausgegeben). Fazit ist hier nur: Man braucht vor dem LHC keine Angst zu haben. Die Welt wird nicht untergehen.
(Wenn ich mich irren sollte, bitte hinterher beschweren! )