Mit meinem ersten Vortrag, in dem ich die Suche nach Teilchen anhand einer Analogie zwischen Protonen und LKW-Motoren erkläre, konnte ich den Publikumspreis für den besten Vortrag gewinnen:

In meinem zweiten Vortrag, in der Finalrunde zusammen mit vier anderen Kandidaten, erkläre ich Teilchen-Detektoren mit einer nicht minder absurden Analogie. Damit konnte ich dann sogar den 1. Platz in diesem Wettbewerb gewinnen:

Damit darf ich beim deutschen FameLab-Finale in Bielefeld auftreten (vorausgesetzt, Bielefeld gibt es wirklich – mal sehen!).

Alle Videos von der Veranstaltung in Hamburg und in den anderen Städten gibt es auf dem Youtube-Kanal von FameLab Germany.

Besonders empfehlen kann ich die Vorträge von Dr. Helga Hofmann-Sieber über AIDS-Forschung (Links: eins und zwei) und von Babette Döbrich über das ALPS-Experiment (Links: eins und zwei), das mit der Astroteilchenphysik auch mein Fachgebiet berührt.

Inzwischen bin ich auch beim Finale in Bielefeld aufgetreten! Viel Spaß beim Ansehen:

Es gibt zwei grundlegende Typen von solchen Adaptern: passive und aktive. Links ist ein passiver Adapter zu sehen, der einfach nur ein Stecker mit passenden Pin-Verbindungen ist. Offenbar funktioniert diese Methode wohl ganz passabel, aber mit Abstrichen im Detail. Bessere Ergebnisse liefern aktive Umwandler, welche die Signale elektronisch aufarbeiten.

Einen solchen aktiven Adapter hatte ich – nämlich das rechts gezeigte No Name-Produkt. Der Haken an diesem Adapter – und vielen seiner Art – ist aber, dass er auf Amerikanische Tastaturen ausgelegt ist. US-Tastaturen haben (seit es die Windows-Tasten gibt) 104 Tasten. Da es auf den deutschen Tastaturen, wo Ä, Ü, Ö und ß auch noch untergebracht werden müssen, etwas gedrängter zugeht, haben deutsche Tastaturen 105 Tasten. Zwischen unserem Y und der linken Shift-Taste befindet sich die Taste mit <, > und |, wo auf der US-Tastatur überhaupt keine Taste mehr ist (siehe diesen Wikipedia-Artikel). Mein No Name-Adapter weiß nichts davon und übersetzt die 105. Taste deshalb nicht.

Das Problem ist sehr schwach dokumentiert, zum einen weil es nur ziemlich alte Hardware betrifft, und zum anderen weil es im englischen Sprachraum nicht auftritt.

Zu einem bestimmten Adapter der Marke Belkin gab es aber ermutigende Kommentare auf einer Shopping-Seite:

Nach mehreren untauglichen Adaptern verschiedener Hersteller und der Erfahrung, dass eine Tastatur ohne funktionierender größer/kleiner/Pipe-Taste ein Graus ist, hat mich dieser Adapter vor der einer neuen Ergo-Tastatur bewahrt.

und

Auf beiden Betriebssystemen werden alle Zeichen der Tastatur erkannt, auch die bei den Stecker-Adaptern als nicht funktionierend bemängelten spitzen Klammern (< >) usw..

Glücklicherweise gibt es diesen Adapter bei Conrad im Laden zu kaufen: BELKIN USB/PS2 ADAPTER im Conrad Online Shop (Foto unten). Der Preis von 15€ ist zwar happig, aber mir ging es schließlich nicht um die günstigste Lösung, sondern darum, meine alte Tastatur zu behalten.

Also bin ich mit der Tastatur und meinem Laptop zum Conrad getingelt. Der Verkäufer hat zwar mein Problem nicht verstanden, war aber so freundlich den Adapter für mich auszupacken und ihn mich ausprobieren zu lassen. Er schaute nicht schlecht, als ich meine speckige alte Tastatur und meinen Laptop ausgepackt habe, aber es freute ihn, dass ich mich nach einem wenige Sekunden dauernden Test zum Kauf entschieden hatte.

Fazit: Aktiver PS/2-USB-Adapter ist nicht gleich aktiver PS/2-USB-Adapter. Nur höherwertige Produkte übersetzen auch die 105. Taste auf deutschen Tastaturen. Der Adapter von Belkin mit der Produktnummer F5U119CPE ist so einer und rettet damit rüstigen, alten PS/2-Tastaturen den Arbeitsplatz.

First off, there’s a fan vid that got me hooked not just for the music, but also for the film it takes its images from: Sucker Punch by Zack Snyder, the director of the 2004 remake of Dawn of the Dead, another one of my favorite movies. Go on and watch them. Both. You will not be disappointed (if you share my taste )!

So here goes – more Dubstep goodness!

1. Requiem For A Dream, Dubstep Remix- Vekta – It’s got the slow, dragging, unnerving quality of the original soundtrack, but still features some dynamic drops, mixed with a few vocals from the film here and there. Very well done!
2. Linkin Park – What I’ve Done Dubstep Remix – Yep, more Linkin Park. This one starts slow and drops into the action at about 1 minute in. A nice long piece, too.
3. Gotye – Somebody That I Used To Know ft. Kimbra (KDrew Dubstep Remix) – It probably depends on what you think of this love-it-or-hate-it song, but there are some tight drops at about 1:30 in. Actually, I only stumbled upon it after I got hooked on this awesome parody of the song.
4. [DUBSTEP] CALL ME MAYBE – Amun Ra – I’m still unable to wrap my head around how awesome I find this one. It feels like my eyes are gonna pop out. It certainly pushes the edge of what I would call music, but I’m loving it. Make sure you are seated at 0:49 in.
5. Trololo (Dubstep Remix by Tactus) – So full of internet! <3

Ich frage mich seit einer Weile, ob es legitimerweise so sein kann, dass der Lebensrhythmus einiger Menschen um mehrere Stunden gegen den Rhythmus verschoben ist, nach dem die Gesellschaft lebt – denn wenn dem so ist, dann gehöre ich dazu. Für mich fing es damit an, dass ich auf dem 28C3 in Berlin erlebt habe, wie die Vorträge mittags begonnen haben, bis 1 oder 2 Uhr morgens gingen und die Leute sich bis 4 oder 5 Uhr vergnügt und ausgetauscht haben – und es fühlte sich richtig an.

Aus der Sicht einer großen Mehrheit der Bevölkerung ist die Sache ganz klar: Alle müssen zur Arbeit, und die Arbeit fängt um 8 Uhr an. Wer nicht gerade Student (per definitionem faul) oder Schichtarbeiter ist, dessen Wecker hat zu klingeln solange eine „07“ vorne steht, sonst steht er im Verdacht, die Gesellschaft mutwillig durch Nichtteilnahme zu verhöhnen.

Wie passt es aber in dieses Bild, dass einige Menschen zwischen Mitternacht und Morgengrauen besonders produktiv sein können, und es auch gern sind? Gestern habe ich von 0 bis 2 Uhr wichtige Unterlagen sortiert, geistreiche Emails mit den besten Gedankengängen schlagen gern um diese Zeit auf, die Liebesbriefe meiner Schulzeit sind nachts entstanden, Admins bauen die tollsten Systeme auf wenn ihre Nutzer schlafen.

Das vorherrschende Bild des „Langschläfers“ aber bemisst sich nur daran, wo sich eine Person morgens halb 10 in Deutschland gerade befindet: Beim dritten Kaffee im Büro, oder auf der Maloche, mit den Gedanken schon in der Mittagspause? Bravo, ein guter Bürger. Im Bett? Pfui, welch ein Schmarotzer!

Warum aber dieser Missmut? „Wir müssen nun mal alle früh raus!“, schallt es dem Fragenden wütend entgegen, aber allein das Konzept der „Morgenshow“ im Radio – dieser freiwilligen Lobotomie aus Kalauern und Konservenmusik – zeigt, dass der Großteil der Gesellschaft offenbar selbst nicht viel Gutes daran findet.

Außer natürlich: „Man hat ja sonst nichts vom Tag!“ In der Tat. Das liegt daran, dass selbst Deutsche nur einige Stunden am Tag arbeiten können, und wenn sie gegen 8 Uhr damit anfangen, hören sie eben gegen 18 Uhr damit auf. Dann schließen die Supermärkte, machen die Einzelhändler die Gitter runter, stellen die Büroangestellten ihre Kaffeetasse in die Spüle. Bei Behörden, Bahn, Post und jeder Art Schalterbetrieb sind ab 18 Uhr die Monitore dunkel, Banken machen vorsichtshalber schon um 16 Uhr zu. Es ist mir ernsthaft unbegreiflich, wie es gedacht ist, dass alle zur gleichen Zeit arbeiten, und dennoch Dinge außerhalb ihrer Arbeit geregelt bekommen – schließlich hat dann alles zu! Neulich sagte eine Angestellte der Bahn um kurz vor 18 Uhr genervt und veständnislos zu mir: „Den ganzen Tag ist kommt keiner, und kurz vor Feierabend wollen sie alle was!“ Dass das ihr voller Ernst war, ließ mich sprachlos zurück.

Aber kommen wir zu der Frage zurück: Warum ist das so? Es kann nur daher rühren, dass tagsüber die Sonne scheint. In einer Gesellschaft ohne billige und wirkungsvolle künstliche Lichtquellen ist es notwendig, die natürliche Helligkeit zu nutzen und die Phase der Inaktivität in die Zeit zu legen, in der die Dunkelheit Verrichtungen aller Art erschwert. Fans der Evolutionspsychologie würden jetzt bestimmt erzählen, was Raubtiere und Höhlenmenschen zu welchen Tageszeiten so tun, aber ich finde, man muss gar nicht weiter als einige Jahrhunderte zurückschauen.

Und so ist die Gesellschaft darauf ausgerichtet, mit Sonnenaufgang ihre Verrichtungen zu beginnen und sie mit Sonnenuntergang niederzulegen. Wohlstand und technischer Fortschritt haben es ermöglicht, zwischen Sonnenuntergang und Schlaf noch einige Stunden Unterhaltung, Geselligkeit und Alkoholkonsum zu legen, aber das war’s dann auch.

Warum aber muss die Gesellschaft daran festhalten? Bis auf wenige Ausnahmen können praktisch alle Tätigkeiten heutzutage mit keinem oder geringem Aufwand zu einer beliebigen Tageszeit verrichtet werden. Schwerlasttransporte, Müllabfuhr und Straßenreinigung zeigen dabei, dass es sogar sehr nützlich sein kann, anfallende Arbeiten zeitlich zu verteilen, anstatt dass alle gleichzeitig versuchen, ihren Verrichtungen nachzugehen.

Ich glaube, dass zu einem wesentlichen Teil Vorurteile und festgefahrene Denkmuster eine Lockerung dieser Situation verhindern. Und ich bin damit nicht alleine. @zeitweise, ein prominenter Spieleentwickler, sagte neulich:

Seit ich meinem individuellen Schlafrhythmus folgen kann, bin ich nicht mehr übermüdet, aber die Gesellschaft hält sowas für Pillepalle.—
@zeitweise (@zeitweise) November 13, 2012

In unserer Normgesellschaft gestehen wir Staubsaugerbeuteln mehr Vielfalt zu als Menschen.—
@zeitweise (@zeitweise) November 13, 2012

Gerwald Claus-Brunner, MdA in Berlin, wurde 2011 für das Ansprechen dieser Thematik im öffentlich-rechtlichen Fernsehen verhöhnt, und zum Bundesparteitag der Piratenpartei in Bochum wurde ein ernst gemeinter Antrag in dieser Sache eingereicht.

Und ich sitze um 03:57 aufrecht im Bett und schreibe seit einer Stunde diesen Text. Morgen früh … ja, morgen früh, denn morgen ist nach dem Schlafen. „Du meinst wohl gestern, hihi!“ ist für Andersschläfer so lustig wie „Du isst ja meinem Essen das Essen weg!“ für Vegetarier.

Morgen früh jedenfalls werde ich wieder übermüdet sein und mindestens bis Nachmittags kaum etwas geschafft kriegen. Ab dem frühen Abend kann ich gut arbeiten, und vielleicht sitze ich wieder nachts wach, meine Freundin friedlich neben mir schlafend, und tue etwas Nützliches.

Wer aber nicht mit dem mitfühlen kann, was ich beschreibe, der wird mich womöglich an dieser Stelle im Text wieder einen „Langschläfer“ heißen, mir raten mich zusammenzureißen, mir Respektlosigkeit gegenüber vielen hart arbeitenden Menschen vorhalten. Das liegt mir fern! Ich frage mich lediglich, warum wir nicht die Gesellschaft flexibilisieren können, wenn es keine Nachteile bringt und einigen Menschen mehr Teilhabe ermöglicht.

Gewerkschaften und Kirchen sehen das zwar ganz anders – aber eine ernsthafte Diskussion darüber wurde noch nie geführt, weil es in der Gesellschaft noch nicht akzeptiert ist, dass es Andersschläfer gibt, die nicht faul, rücksichtslos oder krank sind, sondern eben einfach – anders.

Neuigkeiten vom Kampf gegen die chrononormative Frühaufsteherdiktatur twittern übrigens auf amüsante Weise und zu vernünftigen Uhrzeiten die Nachtaktiven Piraten.

Von ihm stammt auch das Lied „Wernher von Braun“, benannt nach dem deutschen Raketenforscher, der als Weltraum-Enthusiast aufwuchs, später für die Nazis die als „V2“ bekannte Raketenwaffe entwickelte und nach dem Krieg für die USA die Saturn V-Rakete konstruierte, mit der der NASA die Mondlandung gelang.

Das Lied hat mir so gut gefallen, dass ich zwei deutsche Übersetzungen angefertigt habe und hier bereitstellen möchte: Eine wortgetreue und eine lyrische Übersetzung. Den Liedtext im englischen Original gibt es hier nachzulesen.

Einleitung: Wo wir gerade bei Bomben sind: Was macht Amerika zur weltgrößten Atommacht? Und was ist es, das es uns ermöglichen wird, zwanzigtausend Millionen Dollar an Steuergeldern auszugeben, um irgendeinen Deppen auf den Mond zu bringen? Nun, es war natürlich die große, enorme Überlegenheit amerikanischer Technologie, aufgeboten von unseren großen amerikanischen Wissenschaftlern, wie etwa Dr. (betont deutsch ausgesprochen:) Wernherr von Braun.

Lied (Lyrische Übersetzung):
Setzt Euch hin, ich erzähl’ Euch von Wernher von Braun,
der sich gut überlegt, auf wessen Seite er steht.
Schimpft man ihn einen Nazi, dann kratzt ihn das kaum:
„Nazi-Popazi!“, sagt Wernher von Braun.

Sag nicht, er sei unaufrichtig,
Politik ist für ihn nicht so wichtig.
„Ich will dass sie fliegen, nicht auf die Landung schauen –
da bin ich nicht zuständig!“, sagt Herr von Braun.

Manch einer sagt, es sei ihm nicht zu trauen,
doch für andere ist klar, wir sind besser dankbar:
Invalide in London und verwitwete Frauen
mit stattlichen Renten dank Wernher von Braun.

Auch Du kannst zum Held Dich erheben,
wenn Du lernst rückwärts zu zählen.
„Auf Deutsch or in English kann ich schon den Countdown.
Und ich lerne Chinesisch,“ sagt Wernher von Braun.

Lied (Wortgetreue Übersetzung):
Sammelt Euch zusammen, während ich Euch ein Lied singe von Wernher von Braun,
einem Mann, dessen Loyalität von Berechnung geprägt ist.
Nenn’ ihn einen Nazi, er wird nicht einmal die Stirn runzeln:
„Nazi-Popazi!“, sagt Wernher von Braun.

Sag’ nicht, er sei heuchlerisch,
sag’ lieber, er sei unpolitisch.
(mit deutschem Akzent gesprochen:)
„Wenn die Raketen erstmal oben sind, wen interessiert’s wo sie runterkommen –
Das ist nicht meine Abteilung“, sagt Wernher von Braun.

Manche haben harte Worte für diesen bekannten Mann,
aber manche sagen unsere Einstellung sollte eine von Dankbarkeit sein,
wie die Witwen und Invaliden (wörtlich: Krüppel) in der Londoner Altstadt
die ihre hohen Renten Wernher von Braun verdanken.

Auch Du kannst ein großer Held sein,
sobald Du gelernt hast, rückwarts bis Null zu zählen.
„Auf Deutsch, oder Englisch („oder Englisch“ auf Deutsch gesprochen) kann ich rückwärts zählen.
Und ich lerne Chinesisch,“ sagt Wernher von Braun.

Tom Lehrer war lange Lehrer für Mathematik (aber sein Name kein Künstlername!). Zu seinen bekanntesten Werken zählt das Lied „The Elements“, eine simple Aufzählung der seinerzeit bekannten chemischen Elemente (auch mit einer animierten Version des Periodensystems zu sehen).

Auf der politischen Seite hat er auch den damals gefühlt bevorstehenden globalen Atomkrieg verarbeitet, zum Beispiel mit seinem Lied „We Will All Go Together When We Go“.

Es lohnt sich also in vielerlei Hinsicht, Tom Lehrers Werk zu durchstöbern!

Erprobung der „Abkipptechnik“ in der Asse.

An der Uni Hamburg wurden 2008 und 2009 vom Zentrum für Naturwissenschaft und Friedensforschung (ZNF) gemeinsame Seminare von Physikern und Philosophen abgehalten. Die leitenden Dozenten waren Prof. Ulrich Gähde und Prof. Martin Kalinowski.

im Sommersemester 2008 fand das erste gemeinsame das Seminar, „Verantwortung für zukünftige Generationen: technisch-naturwissenschaftliche und philosophische Aspekte“ statt. Ein vieldiskutierter Aspekt war die Atommüll-Endlagerung, die im Sommersemester 2009 wieder aufgegriffen und in dem Seminar „Ethische Probleme der Langfristlagerung hochradioaktiver Abfälle“ diskutiert wurden.

Zu diesem zweiten Seminar habe ich die hier veröffentlichte Arbeit geschrieben, die das Ergebnis mühsamer Recherche zum Begriff der Atomsemiotik ist, einer geradezu sagenumwobenen Nische der (Populär-)Wissenschaft mit erstaunlich wenig handfestem Unterbau.

Im Kern geht es um die Frage: Wie kann sichergestellt werden, dass Menschen nicht in Atommüll-Endlager eindringen und sich in Gefahr bringen – und zwar über die (für die Endlagerungsfrage) „üblichen“ Zeiträume von zehntausenden Jahren hinweg?

Die Lösungsstrategie, die sich der Semiotik (also der Wissenschaft von Zeichen und Symbolen) bedient, sagt vereinfacht ausgedrückt: Es müssen nur die richtigen Zeichen angebracht werden, damit auf alle Zeit jeder Mensch erkennt, dass der Ort des Endlagers mit Gefahren verbunden ist. Die Erkenntnis, dass ein Schild aus Metall, oder auch nur die englische Sprache, wahrscheinlich keine 1.000 Jahre überstehen, führt von dort direkt in die Spirale der Imponderabilien, die die Atomsemiotik ausmacht.

Ein anderer Lösungsansatz geht davon aus, dass die Lage eines Endlagers selbst – in der Regel viele hundert Meter unter der Erde – Schutz genug darstellt. Dabei wird eine interessante Wette aufgemacht: Bleibt die Zivilisation intakt, wird sie selbst über genügend Technik und Verständnis verfügen, sich nicht mit dem Eindringen in Endlagerstandorte in Gefahr zu bringen. Geht die Zivilisation aber zugrunde, so ist keine Technik mehr verfügbar, die das Eindringen überhaupt ermöglichen würde. Trotzdem bleibt die Frage: Darf der Standort eines Endlagers einfach vergessen werden, oder muss diese Information bewahrt werden – und wenn ja, wie? Und schon sind wir mit unserem Kettenkarussell des Wahnsinns einmal im Kreis gefahren.

Auf dem Weg begegnen uns leuchtende „Strahlenkatzen“ und die geheimnisvolle „Atompriesterschaft“ (oder auch „nukleare Priesterschaft“), die mit einiger Zuverlässigkeit alle paar Jahre in populärwissenschaftlichen Berichten hervorgekramt werden. Wer sich für die Hintergründe und die ernsthaften Überlegungen dazu interessiert, dem sei diese Seminararbeit ans Herz gelegt.

Meine Seminararbeit „Das Kommunikationsproblem der Gefahren menschlichen Eindringens in Endlager für radioaktive Abfälle“ stelle ich unter der CC-BY 3.0 Deutschland-Lizenz zur Verfügung:

Auf das Titelblatt klicken zum Downloaden

Ich setze mich offenbar dorthin, wo die beiden gerade saßen: Zwei oder drei deutsche Frauen Mitte/Ende 50 echauffieren sich über die Unterhaltung, welche die beiden jungen Frauen gerade neben ihnen führten. Sie klagen sich ihr Leid, bis eine noch einen draufsetzt: „Oder wenn die Farbigen sich unterhalten!“ – „Jaaa!“ tröten die anderen.

Ich stehe auf, schaue der Beschwerdeführerin in die Augen und sage, „Oder wenn sich scheiß Rassisten unterhalten, #$*&!“ und gehe.

Was lernen wir? Wenn Du eine Unterhaltung nicht verstehst, weil sie in einer anderen Sprache geführt wird, ist das eine Belästigung. Wenn sie zudem von Leuten geführt wird, die ganz anders aussehen als Du, ist das schon fast ein Übergriff.

Keine Belästigung stellt es hingegen dar, Deine intoleranten Auswürfe durch die U-Bahn zu regurgitieren. Oder auf einem Betriebsausflug betrunken rumzuqieken. Oder Dich über nässenden Hautausschlag zu unterhalten. Oder zu spekulieren ob der Sohn der Nachbarin nicht doch schwul ist. Oder den abscheulichen Verkehrsunfall, über den gestern in Brisant berichtet wurde, detailiert wiederzugeben. Oder Dich über Verstpätungen aufzuregen, obwohl Du sowieso keine Termine hast. Denn als deutsche Frau um die 60 hast Du automatisch das Hausrecht in der Bahn und die anderen können sehen, wo sie bleiben!

Hoping that someone out there might also find this useful, I’m posting my slides here:

Click the image to download the slides

In case you’re wondering: The editor I am using is wxHexEditor. I found it to be a very good hex editor, with many more capabilities than most others out there. It is actively being developed and works equally well on Windows and Linux. It even compiled without any dependency hassle on an oldish system of mine.

So, if you’re looking for a good hex editor, try wxHexEditor. The project’s homepage is somewhat of a hassle to navigate around, but it’s definitely worth it.

Ein paar Fehler, auf die ich direkt nach dem Vortrag angesprochen wurde, sind hier schon korrigiert. Ob es eine Aufzeichnung in Video und/oder Audio gibt, weiß ich leider nicht – wenn ich von einer erfahre, werde ich sie natürlich hier verlinken.

Link zu den Folien – Bild anklicken

Update: Mir wurde angetragen, die Aussage zu Bürgermeisterwahlen (Piraten sollten es vermeiden, daran teilzunehmen) sei unbegründet. Das stimmt natürlich, weil die entsprechende Folie nicht das enthält, was ich dazu erzählt habe. Deshalb hier eine kurze Aufstellung der Argumente:

• Contra: Piraten erzielen bei Oberbürgermeisterwahlen selbst bei für uns sehr positiver politischer Stimmung einfach nicht mehr als 3–4%. Das rechtfertigt den Aufwand kaum und es ist nichtmal gesichert, mit einer beachtenswerten Stellung als vierte oder auch nur fünfte Kraft rauszugehen. Insgesamt bleibt also eher ein negativer Eindruck.
• Pro: Man hat die Gelegenheit, mit Programmatik und Werbematerial (auch Plakate) auf die Piraten aufmerksam zu machen.
• Möglicher Kompromiss: Es kann nützlich sein, besonders wenn es viele, auch unabhängige Kandidaten gibt, mit einer öffentlichen Kandidaten-Vorstellungsrunde auf die Piraten aufmerksam zu machen und eine seltene Gelegenheit zu bieten, die Kandidaten an einem Fleck zu haben. Das ganze wird natürlich gestreamt usw., und am Ende könnte eine basisdemokratisch abgestimmte Wahlempfehlung stehen.

Die präsentierten Informationen sind mit wenigen Ausnahmen auch auf kommunalpiraten.de zu finden und werden dort aktuell gehalten. Ich habe die Seite Ende des Jahres 2011 fertiggestellt und betreibe sie allein, aber mit den Hinweisen vieler Aufmerksamer Piraten. Ich freue mich besonders über Flattr-Anerkennung für das Projekt

P.S.: Ich hatte – angesichts der Aufregung beim Higgs-Seminar in der selben Woche – auf einer Folie Comic Sans versteckt und vor Beginn des Vortrags dazu aufgefordert, sie zu finden. Kein Zuhörer hat sich während oder nach dem Vortrag dazu gemeldet, was ich mal als Kompliment am Vortrag werte Die übrigen Schriftarten habe ich übrigens hauptsächlich von dieser Seite hier.

Der DESY-Hörsaal, in dem Physiker gespannt den Livestream vom CERN verfolgen. Foto: @JamieDass auf Twitter

Gerade komme ich vom „Public Viewing“ der Physiker am Hamburger DESY-Forschungszentrum, wo das CERN-Seminar mit Neuigkeiten von der Suche nach dem Higgs-Boson durch die beiden Experimente CMS und ATLAS live auf der Leinwand Übertragen wurde. Der Hörsaal war voll und am Schluss floss Champagner – ein gelungener Morgen für die ungewöhnlich fröhlichen Physiker vor Ort.

Aber größtenteils konnte meine Followerschaft auf Twitter doch nur mit einer amüsierten Distanz meine Tweets wie diese verfolgen:

#Higgs–>gamma-gamma und 4lepton combined: 5.0 sigma xD Wie geil!—
Michael Büker (@emtiu) July 04, 2012

Kombiniertes Ergebnis des CMS-Experiments mit fünf Kanälen: 4,9 sigma. SO CLOSE xD #Higgs—
Michael Büker (@emtiu) July 04, 2012

4,9 sigma (global) von CMS und 5.0 sigma (lokal) von ATLAS. Ich würd mal sagen wir ham's! #Higgs—
Michael Büker (@emtiu) July 04, 2012

Deshalb möchte ich an dieser Stelle mal darauf eingehen, wovon wir da eigentlich sprechen. Ich will mich darauf konzentrieren, wie solche Teilchen eigentlich gefunden werden – zur Natur des Higgs-Bosons und seiner Bedeutung für das „aktuell gültige Weltbild“ der Teilchenphysik, das Standardmodell, seien diese Quellen empfohlen:

• Eine einfache Beschreibung des Standardmodells vom Projekt „Weltmaschine“ von DESY, CERN und Bundesforschungsministerium
• Der Teilchenphysiker John Ellis beantwortet die Frage „Was ist das Higgs-Boson?“ mit einer cleveren Analogie (CERN)

Also, was hat es mit den ganzen „sigma“ auf sich, und warum scheint ausgerechnet 5 sigma – mit griechischer Tastatur zu Hand hätte ich korrekterweise 5σ geschrieben –  eine magische Grenze zu sein, gerade so als ginge es um die 5%-Hürde bei einer Bundestagswahl? Dazu hole ich mal ein bisschen aus und erzähle, wie Teilchenexperimente mit Beschleunigern eigentlich funktionieren:

(Disclaimer: Bei der Produktion dieses Blogpost kamen keine Kraftfahrer zu Schaden!)

Man stelle sich vor, wir wollten das Innere eines LKW-Motors untersuchen, aber die Heisenbergsche Unschärferelation verbietet es uns, den LKW einfach aufzumachen und reinzuschauen. Das ist ausgesprochen ärgerlich, aber mit absoluter Sicherheit nicht zu ändern. Was bleibt uns übrig? Nun, die Unschärferelation erlaubt uns Untersuchungen des LKW, aber nur solange er schnell unterwegs ist – sagen wir mal mindestens 300 km/h. Bei der Fahrt Draufsetzen und Reinschauen ist aber nicht drin, denn wir haben es nicht mit einem richtigen LKW, sondern mit einer Analogie für ein Proton zu tun, und Protonen zu reiten ist noch niemandem gelungen.

Also beschleunigen wir die LKW auf 300 km/h und lassen sie ineinander rasen – einen von jeder Seite, mit einer relativen Aufprallgeschwindigkeit von 600 km/h. Da ergeht es den Protonen nicht anders als unseren symbolischen LKW: Wenn sie aufeinandertreffen, sind sie Matsch.

Werner Heisenberg (1901–1976), kein Freund von LKW. Foto: Bundesarchiv, Bild 183-1986-0310-501 / CC-BY-SA

Aber die umherfliegenden Trümemrteile erlauben uns einen Rückschluss darauf, was im Motor war! Dreihundertvierundzwanzig Schrauben in sechzehn Größen werden nach der Kollision von der Autobahn aufgesammelt, ein Kolben hat einen Baum durchschlagen und die Kurbelwelle steckt in einem Brückenpfeiler – wenn man das oft genug macht, bekommt man ein Bild von der Zusammensetzung und sogar der Funktionsweise des Motos. Das klingt verrückt, aber so und nicht anders war es möglich, das Innere von Protonen zu untersuchen, was übrigens maßgeblich am DESY in Hamburg mit Proton-Elektron-Kollisionen gelang.

Okay, nun haben wir also auf die umständlichst mögliche Weise ein Bild vom Inneren des LKW-Motors gewonnen, weil ein gewisser Herr Heisenberg uns nichts anderes erlaubt. Aber was lernen Teilchenphysiker wirklich aus den Kollisionen von Protonen? Erfahren wir nur, was im Proton steckt, oder gibt es noch mehr zu erfahren?

Nun, da die Kollision das Proton nicht intakt lässt – Physiker sprechen von inelastischen Kollisionen – , können sich aus der „Energiesuppe“, die im Moment der Kollision am Ort des Aufpralls entsteht, alle möglichen Teilchen bilden. Das ist großartig für uns, weil wir nur handelsübliche Protonen (leicht aus Wasserstoff zu gewinnen) zur Kollision bringen müssen als Resultat auch exotische Teilchen beobachten können, die sehr seltene Materiearten enthalten oder nur extrem kurze Lebenszeiten haben. So kommt es, dass man außer den beiden Arten von Quarks – den bisher kleinsten bekannten Materiebausteinen – die sich in Protonen tummeln, nämlich den up- und down-Quarks, auch die charm-, strange-, bottom- und top-Quarks und jede Menge Kombinationen von ihnen gefunden hat und untersuchen konnte.

Luftbild des Tevatron-Beschleunigers am Fermilab-Forschungszentrum in Illinois, USA. Er erreichte etwa 7% der Kollisionsenergie des LHC am CERN.

Okay, aber warum braucht es immer größere Maschinen, wenn doch aus Proton-Kollisionen offenbar schon alles zu erfahren ist? —Hier kommt ein anderer wohlbekannter Physiker ins Spiel, der für eine frech herausgestreckte Zunge und die wahrscheinlich bestbekannte Formel der Teilchenphysik berühmt ist. Wegen der von ihm postulierten Gleichheit von Energie und Masse können unsere Kollisionen auch Teilchen erzeugen, die viel schwerer als Protonen sind, wenn wir den Protonen nur genug Energie mitgeben! Das wahrscheinlich gefundene Higgs-Teilchen ist zum Beispiel fast 70 mal schwerer als zwei Protonen zusammen.

Wenn wir also Teilchen mit immer größerer Masse sehen wollen – und das mutmaßliche Higgs ist mit Abstand das schwerste bisher beobachtete Elementarteilchen – dann müssen wir Anlagen bauen, die den Protonen immer größere Energie mitgeben, und das erfordert auch immer größere Maschinen.
Update: Die durchgestrichene Behauptung stimmt gar nicht, da habe ich mich beim Nachschauen vertan. Das top-Quark ist etwa 35% schwerer als das Higgs und das nächstleichtere Teilchen, das Z⁰-Boson, hat etwa 66% der Higgs-Masse.

Na gut, na gut. Jetzt haben wir also Kollisionen, bei denen jede Menge Kram entsteht. Aber wie findet man da etwas Neues, und was sollen diese sigma? —Ganz einfach: Man vergleicht das, was man erwarten würde mit dem, was man tatsächlich sieht. Sieht man etwas Unerwartetes, hat man etwas Neues entdeckt. Gehen wir zur Veranschaulichung mal zurück zum LKW-Motor:

Angenommen, es kommt ein Theoretiker daher und postuliert: In dem LKW-Motor sind Maiskörner eingeschweißt. Das wollen wir überprüfen! Er sagt, wir haben sie bis jetzt nicht gefunden, weil sie bei unseren geringen Aufprallenergien nicht austreten. Bei zu großen Aufprallenergien würden sie aber verbrennen. Also probieren wir verschiedene Energien aus, bis wir irgendwann am Ort der Kollision Popcorn entdecken. Aha! Popcorn kann nur aus Maiskörnern entstanden sein. Wenn wir dieses Ergebnis zuverlässig immer wieder mit der gleichen Energie produzieren können, hatte der Theoretiker wohl recht.

Im echten Leben ist das etwas komplizierter, aber man kann sich sogar eine echte Grafik aus einer Veröffentlichung der CMS-Kollaboration mit diesen Begriffen erklären:

Entdeckung des Ξ^*_b⁰-Teilchens durch das CMS-Experiment am CERN.

Von links nach rechts wird die Energie der Kollisionen aufgetragen – je weiter rechts, desto schneller der LKW. Die schwarzen Punkte sind die Messpunkte – praktisch eine Zählung von Kollisionsereignissen mit dem gesuchten Ergebnis: je weiter oben, desto häufiger kam Popcorn raus.

Die rote Linie zeigt nun die Ereignishäufigkeit, die man erwarten würde, wenn die Theorie nicht zuträfe – also ein Motor ohne Maiskörner. Tatsächlich sieht man aber bei einer bestimmten Energie plötzlich eine Häufung von Ereignissen anhand der schwarzen Punkte, die nach oben wandern – es taucht reichlich Popcorn auf! Die blaue Linie könnte dann eine neue Erklärung sein – quasi ein Motor-Modell, das die Maiskörner mit einbezieht und das Auftreten von Popcorn korrekt voraussagt. So einen „Buckel“ in der Verteilung der schwarzen Punkte nennen Physiker peak, und jeder Teilchenphysiker träumt davon, einen eigenen Peak zu entdecken.

Mögen mir meine Professoren diese Analogien verzeihen! Foto: cyclonebill auf Flickr

Okay, wir haben’s fast – was bedeutet jetzt sigma (griechischer Buchstabe σ)? Nun, manchmal verzählen sich auch Teilchenhysiker, oder der Zufall spielt ihnen einen Streich – so wie man manchmal fünf Einsen hintereinander würfelt und sich denkt, der Würfel müsste gezinkt sein, ohne dass das tatsächlich der Fall ist. Um das auszuschließen, analysieren die Physiker ihre Instrumente sehr gründlich und rechnen aus, was für Abweichungen (auch „Fehler“ genannt) ihre Maschinen und Zählweisen so verursachen können. In dem Graphen des CMS-Experiments oben sind das übrigens die schmalen Balken an den schwarzen Punkten, auch „Fehlerbalken“ genannt.

Je weiter die vermeintliche Entdeckung dann vom Ausmaß dieser Fehler entfernt ist, desto bedeutender – signifikanter sagt der Physiker – ist sie. Irgendwann, bei einer großen Abweichung von ein paar σ sind sich dann alle einig, wirklich etwas entdeckt zu haben, und nicht einem statistischen Fehler aufgesessen zu sein:

Update: Ein Physiker-Kollege weist mich darauf hin, dass ich das so einfach nicht sagen kann, und er hat recht. Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um einen Fehler handelt, kann unmöglich für einen einzelnen Peak angegeben werden, sonst wäre in einem Datensatz mit 20 Peaks mit 2σ-Signifikanz nur einer ein Fehler. Das sieht in der Praxis aber ganz anders aus, 2σ-Ereignisse tauchen ständig auf und verschwinden wieder. Richtiger ist: Die Wahrscheinlichkeit, dass an einer gewissen Stelle zufällig ein Peak entsteht genau wie wir ihn sehen, ist 1 minus den Wert nach der Tabelle oben – für ein 2σ-Ereignis also 4,55%, für ein 4σ-Ereignis 0,006% und so weiter.

Die magische Grenze in der Teilchenphysiker-Gemeinschaft sind – mit Recht, wie man sieht – 5σ. Wer etwas mit 5σ Signifikanz beobachtet, der kann eine Entdeckung geltend machen. Darunter kann man auch oft recht sicher sein, aber es hat auch schon Veröffentlichungen gegeben, die sich mit 3σ in die Nesseln gesetzt haben und deren Ergebnisse nicht bestätigt werden konnten. Deshalb sind alle Physiker sehr vorsichtig mit Ergebnissen unter 5σ.

Letzten Herbst waren die beiden Experimente CMS und ATLAS am CERN – die zwar beide den LHC-Beschleuniger benutzen, aber völlig voneinander unabhängige Maschinen Kilometer voneinander entfernt sind – mit etwa 2–3σ dabei, bei der gleichen Energie ein Teilchen wie das Higgs gesehen zu haben. Das ist ein guter Hinweis, aber eben nicht gut genug.

Heute nun haben beide Experimente – je nach Zählweise – Ergebnisse von 4,9–5σ präsentiert. Das wichtigste ist, dass sie sich dabei nicht auf eine einzige Art der Higgs-Erkennung stützen, sondern verschiedene „Kanäle“ nutzen: Sie achten bei den LKW-Kollisionen nicht nur auf Popcorn, sondern auch auf Pfefferminztee und Himbeermarmelade, die alle mit ihrer eigenen theoretischen Erklärung auf das Higgs-Boson zurückzuführen sind (auf das Higgs bezogen spricht man zum Beispiel vom gamma-gamma-Kanal oder dem 4-Lepton-Kanal). All diese Analysen der verschiedenen Kanäle zusammengenommen ergeben dann eine Signifikanz, die die heiß ersehnten 5σ erreicht – ganz zu schweigen von der Kombination der Ergebnisse beider Experimente in einen einzigen Datensatz, die heute noch nicht präsentiert wurde.

Alles in allem sind die Teilchenphysiker, Ingenieure und Theoretiker enorm glücklich und stolz auf diese Ergebnisse und die Performance des LHC und der Experimente CMS und ATLAS. Nicht nur am CERN, wie hier im Bild, haben deshalb heute viele Männer und Frauen diese Entdeckung ausgelassen gefeiert, und auch ich freue mich riesig für sie.

Standing Ovations für CMS und ATLAS am CERN heute morgen. Foto: CERN