Atomphysik: Suche nach Elementarteilchen erfolgreich

Wissenschaft und Technik 1978:

Das Jahr steht in erster Linie im Zeichen der Grundlagenforschung. Schwerpunkte bilden dabei die Raumforschung unter besonderer Berücksichtigung des Planeten Venus, die Atomforschung, die Tiefseeforschung und die Energieforschung. Fortschritte auf dem Gebiet der angewandten Technik bleiben demgegenüber im Hintergrund. Sie bieten eher quantitativ als qualitativ Neues.

Den Auftakt im Reigen der Nachrichten aus der Raumfahrt macht bereits am <!– –>24. Januar<!– –> ein beängstigendes Ereignis: Über dem kanadischen Nordwest-Territorium stürzt der sowjetische Nachrichtensatellit »Kosmos 954« ab. Beim Eintritt in die Atmosphäre löst sich der Raumflugkörper in zahlreiche Einzelteile auf, die in weitem Streukreis in den kanadischen Wäldern niedergehen. Weil der Satellit mit einem Nuklearmotor bestückt war, sind die herabstürzenden Teile hochgradig radioaktiv verseucht. Dass sie in der subarktischen Wildnis niedergehen, ist ein Glücksfall. Genauso gut hätten sie auf dicht besiedeltes Gebiet (etwa in Mitteleuropa zwischen Frankfurt am Main und Triest) fallen können. Hunderte ebenfalls radioaktiver Satelliten befinden sich noch im Orbit.

Im Frühjahr warten die Sowjets mit einem Raumflugrekord auf: Als am 10. März die Kosmonauten Juri Romanenko und Georgi M. Gretschko mit dem Raumschiff »Sojus 28« auf die Erde zurückkehren, beenden sie den mit 96 Tagen und 10 Stunden bisher längsten Aufenthalt im Weltraum. Im Mai und August starten die USA die Raumsonden »Pionier-Venusorbiter« und »Pionier-Venus-Lander« während die Sowjets am 9. und 14. September die Sonden »Venus 11« und »Venus 12« ins All schicken. Alle vier Raumflugkörper erreichen ihr Ziel im Dezember. »Orbiter« schlägt eine Kreisbahn um die Venus ein, die anderen drei Sonden landen auf dem Planeten. Alle vier übermitteln Daten über die Venusoberfläche, vor allem aber über die Atmosphäre.

Objekte im fernen Weltraum soll das Röntgenteleskop »Einstein«, ein Observatorium an Bord des gleichnamigen Satelliten, untersuchen. Das Instrument besitzt die tausendfache Auflösung der bisher leistungsfähigsten terrestrischen Röntgenteleskope und soll gezielt ausgefallene Himmelskörper wie Pulsare, Röntgenquellen im fernen Weltall und die sog. Schwarzen Löcher untersuchen. Besonders die Röntgensterne und die später mit Röntgensatelliten entdeckten Röntgenquasare sind als relativ junge Himmelsobjekte von großem astronomischen Interesse, weil sie vielleicht Hinweise auf den Entstehungsmechanismus von Sternen liefern können.

Die atomphysikalische Grundlagenforschung nimmt drei neue Großinstrumente in Betrieb: Am Deutschen Elektronensynchrotron (DESY) in Hamburg die Teilchenbeschleunigeranlage PETRA (Positron-Elektron-Tandem-Ringanlage), am selben Forschungsinstitut den von 3,5 auf 5 Mrd. Elektronenvolt aufgerüsteten Positron-Elektron-Speicherring DORIS und in Nowosibirsk (UdSSR) den Elektron-Positron-Speicherring VEPP. In diesen Anlagen werden subatomare Teilchen (Positronen und Elektronen) in einem fast luftleeren Ringkörper auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und so gesteuert, dass sie an gewissen Punkten frontal aufeinanderprallen können. Dabei lassen sich atomphysikalisch interessante Phänomene beobachten und gelegentlich neu entstehende Teilchen entdecken. So gelingt 1978 am Speicherring SLAC in Palo Alto (USA) die Erzeugung eines bisher unbekannten Leptons (Elementarteilchen), das als »Tau« bezeichnet wird. Die Existenz eines schweren Mesons, bekannt als Y-Teilchen, weisen die DESY-Wissenschaftler in Hamburg nach. Dessen Vorhandensein zwingt zur theoretischen Einführung eines fünften Quarks (b), da es sich aus einer Kombination eines Quark-Antiquark-Paares auffassen lässt Das Y-Teilchen hat eine Ruhemasse von 9,46 GeV/c2.

Eine kerntechnische Großforschungsanlage anderer Natur nimmt – unter der Bezeichnung »Shiva« das Lawrence Livermore Laboratorium in den USA in Betrieb. Shiva, der vielarmige Hindugott, steht sinnbildlich für eine Anordnung von 20 Hochleistungs-Laserkanonen, die mit 20 Terawatt Leistung ein Kügelchen aus gefrorenem Schwerwasserstoff in kleinsten Sekundenbruchteilen auf 60 Millionen °C aufheizen. Die Ergebnisse derartiger Versuche sollen Erkenntnisse auf dem Weg zur Energiefreisetzung durch Kernfusion liefern. Dem gleichen Zweck dienen vier ebenfalls 1978 errichtete neue Fusionsforschungsgeräte nach dem Prinzip der »magnetischen Flasche« (sog. Tokamak-Anlagen), die in Japan, den USA und Westeuropa (Standort Großbritannien) ihren Versuchsbetrieb aufnehmen.

Ein Durchbruch in der Energiespeichertechnik gelingt dem deutschen Laing-Institut. Erstmals ist es möglich, einen technischen Latentwärmespeicher (er speichert Wärmeenergie ohne Temperaturerhöhung durch Umkristallisationsprozesse) zu bauen, der nicht altert. Das Prinzip könnte in Zusammenhang mit Kaltfernwärmesystemen (verlustfreie Wärmeenergieübertragung bei niedrigen Temperaturen) an Bedeutung gewinnen.

Als internationales Vorhaben zur Erforschung der Meeresböden wird das bereits existierende »Deep Sea Drilling Project« zum Großunternehmen »International Phase of Ocean Drilling« ausgeweitet. Es dient der geophysikalischen Erforschung der jungen Erdkruste unter den Ozeanen und soll u.a. Aufschluss über die Mechanismen der Plattentektonik liefern. So werden von dem Forschungsschiff »Glomar Challenger« aus dem Boden des Pazifischen Ozeans Bohrproben entnommen. Dabei stellen die Wissenschaftler fest, dass die japanische Hauptinsel Honshu nur der kleine Rest einer einst großflächigen Landmasse ist. Weitere Schwerpunkte des Forschungsprojekts bilden Untersuchungen über Veränderungen des Westrandes der philippinischen Platte durch die Plattentektonik, die dabei ausgelösten Erdbeben und die Entstehung neuer Meeresbecken.

Ein technischer Superlativ kommt aus der Bundesrepublik Deutschland: Die Firma Krupp Industrie und Stahlbau fertigt den modernsten Edelstahlschmelzofen Europas, der in 111 Minuten 105 t Stahl erzeugen kann. Herzstück der Anlage ist der zylindrische Schmelztiegel des sog. UHP-Ofens (ultra high power). Er ist mehr als vier Meter hoch und hat einen Durchmesser von rund sieben Metern. In seinem Innern wird das Material mittels Induktion erhitzt und geschmolzen, wobei die Wärme direkt in der leitenden Substanz entsteht.