Bahnbrechende Forschungsergebnisse lassen aufhorchen

Die Meldung ging rasend um die Welt und beherrschte für kurze Zeit die Diskussion nicht nur unter Kosmologen. Forscher des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Washington fanden offenbar den Beweis für die explosionsartige Ausdehnung des Kosmos. Sie haben ein Echo des Urknalls – in der Fachwelt auch Inflation bezeichnet – vor rund 14 Mrd. Jahren aufzeichnen können. Mit Hilfe eines Teleskops am Südpol messen sie seit mehreren Jahren Gravitationswellen in der kosmischen Hintergrundstrahlung. Diese Hintergrundstrahlung zeigt den Zustand des Universums rund 380’000 Jahre nach dem Urknall. Nun konnten die Forscher darin Signale identifizieren, die noch älter sind. Die Entdeckung ermöglicht somit einen Blick auf das Universum, als es kaum eine billionstel Sekunde alt war.

Die Beobachtung wird als ähnlich sensationell beurteilt wie die Entdeckung des Higgs-Bosons. Am 4. Juli 2012 hatte das Europäische Kernforschungszentrum Cern in Genf den Nachweis des Higgs-Teilchens bekanntgegeben. Das Higgs-Boson ist ein Elementarteilchen aus dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik. 2013 – 50 Jahre nach der Entwicklung ihrer Theorie – wurden die Teilchenphysiker Peter Higgs und François Englert mit dem Nobelpreis geehrt.

Forschung im Beschleunigungs-Modus

Solche bahnbrechende Erfolge sind selbst in hoher Kadenz für Wissenschaftshistoriker nicht weiter erstaunlich. Denn schliesslich bevölkern derzeit die Welt mehr Wissenschafter als alle Forscher der Menschheitsgeschichte zusammengenommen. Und sie verfügen über die besten Instrumente von hochpräzisen Analysetools bis zum High Performing Computing (HPC). Ein weiterer Beleg für die dramatisch verbesserten Forschungsbedingungen: In einem Jahr werden weltweit so viele Daten gespeichert, dass sie das Volumen aller jeweils gespeicherten Daten übertreffen. Die Kapazitäten für Datenspeicherung wachsen exponentiell.

Neue Meta-Analysen erlauben ungeahnte Produktivitätsfortschritte. Das Higgs-Teilchen wurde auch deshalb gefunden, weil beispielsweise neben den Entwicklungen in den Materialwissenschaften auch hochprofessionelle Software kreiert wurde. Schliesslich mussten am Cern Datenmengen im Umfang von über tausend Gigabyte pro Sekunde ausgewertet werden. Diese Software – NeuroBayes – wird auch an der High Energy Accelerator Research Organization (KEK) in Japan angewendet. Der Teilchenbeschleuniger am KEK in der Nähe von Tokyo hält den Weltrekord für Luminosität – der Anzahl der Teilchenbegegnungen pro Zeit und Fläche. Die von der NeuroBayes-Software erbrachten Arbeiten entsprechen ungefähr 500 Doktorarbeiten, hält die Blue Yonder GmbH & Co., Europas führendes Unternehmen für neuronale Netze, das rund 100 Data Scientists beschäftigt, fest.

TerraPower geht voran

Supercomputing ist auch ein wichtiges Thema des privaten amerikanischen Kernenergietechnologie-Unternehmens TerraPower, das Microsoft-Gründer Bill Gates mitfinanziert. TerraPower entwickelt einen sogenannten Laufwellen-Reaktor (Traveling wave reactor, TWR), der vornehmlich abgereichertes Uran beziehungsweise ausgediente Brennelemente als Rohstoffe verwenden soll. Für die Kernspaltung ist nur in der Startphase eine geringe Menge von angereichertem Uran oder anderen spaltbaren Stoffen notwendig. TerraPower schätzt den Wert der damit erzeugbaren Elektrizität auf USD 100 Billionen. Mit dem weltweit gelagerten abgereichertem Uran können gemäss TerraPower dank dem TWR 80% der Weltbevölkerung über ein Jahrtausend lang versorgt werden. Damit eingerechnet sind noch nicht die rund 4,5 Mrd. t Uran, die sich in gelöster Form im Meerwasser befinden.

Bill Gates setzt seit 2010 grosse Hoffnungen in TerraPower. «Die Menschen brauchen Energie. Es ist ein gigantisches Geschäft. Allerdings fehlt der Anreiz, Energie ohne CO₂-Emissionen zu produzieren», erklärte Gates in einem Interview im März 2014. Mit Blick auf das Hauptszenarium bis ins Jahr 2100 meinte er weiter: «Jedes Jahr benötigt die Welt mehr Energie. Das heisst also jedes Jahr mehr CO₂-Emissionen.» Es gehe darum, die richtigen Experten zu gewinnen und die besten Computermodelle zu generieren. Und schliesslich benötige man nun für ein Pilotprojekt die Unterstützung der Regierung, um mit einem anderen Land – vielleicht China – zusammenzuarbeiten. Dass Gates sich einem solchen Projekt widmet, schreibt er selber folgenden Eigenschaften zu: Faszination für Wissenschaften, Sorge um den Klimawandel und eine langfristige Perspektive. «Der Erfolg ist nicht garantiert; allerdings kommt die Projektentwicklung sehr gut voran», so Gates.

Bill Gates: «Solarenergie ist viel schwieriger»

Selbstverständlich sei es wichtig, verschiedene Energiequellen voranzutreiben, auch den unregelmässig erzeugten Solarstrom und die Windenergie. Man könne dort, abhängig von Nachfrage und Stromnetz, die Produktion um 20, 30 oder sogar 40% steigern. «Doch das ist mit Blick auf den Klimawandel nicht interessant.» Vielmehr müssten kohlendioxidfreie Energiequellen um 90% und mehr gesteigert werden können. Gates: «Solarenergie ist viel schwieriger, als viele Menschen denken. Wenn die Sonne scheint, dann ist der Wert der Energie fast gleich Null. Derjenige erhält den Mehrwert, der Strom liefert, wenn Sonne und Wind ausbleiben.» Oder wie es die Website von TerraPower festhält: «Bringing nuclear technology to its fullest potential.»