Mehr Wolken durch kosmische Strahlung?

Die Suche nach dem Ursprung der Materie ist das Hauptziel des internationalen Forschungszentrums für Elementarteilchenphysik CERN bei Genf. Nun sollen auch Klimaforscher von den fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigten Bausteinen der Materie profitieren. Im so genannten Cloud-Experiment (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) simulieren die Wissenschaftler die Wechselwirkung von kosmischer Strahlung und der Atmosphäre.

Die Zusammenhänge zwischen kosmischer Strahlung und Wolken sind kompliziert.
Die Zusammenhänge zwischen kosmischer Strahlung und Wolken sind kompliziert.

Genf (Schweiz) - Der Hintergrund: Frühere Studien haben nahe gelegt, dass diese Strahlung zu einer erhöhten Wolkenbildung und damit zu einer Abkühlung des Erdklimas führen könnte. Erste Ergebnisse des Cloud-Experiment erwarten die Teilchenphysiker und Meteorologen im Sommer 2007.

"CERN ist eine einzigartige Umgebung für dieses Experiment", sagt Cloud-Sprecher Jasper Kirkby. Nirgends sonst auf der Welt vereinen sich Beschleuniger- und Auswertungstechnologie mit hochauflösenden Detektoren und dem Know-how der Wissenschaftler besser. Kern des Experiments wird eine Wolkenkammer sein, die die Bedingungen in der Atmosphäre mit unterschiedlichen Anteilen an Gasen, Staubpartikeln und Aerosolen simuliert. Zu Beginn wird sogar die Luft nicht aus der Umgebung entnommen, sondern aus flüssigem Sauerstoff und Stickstoff synthetisiert, um ideal reproduzierbare Versuchsbedingungen zu erhalten. "Das ist womöglich die sauberste Luft auf der ganzen Welt", erklärt Kirkby. Diese kann für die Experimente dann gezielt verunreinigt und auf die echten Bedingungen in den Luftschichten rund um die Erde eingestellt werden. Die "künstliche" kosmische Strahlung wird im Proton-Synchrotron des CERNs erzeugt und in die ausgeklügelte Wolkenkammer gelenkt.

Mit verschiedensten Nachweisgeräten können die Forscher dann das Wechselspiel zwischen den energiegeladenen Teilchen und der künstlichen Atmosphäre verfolgen. Dazu gehört die Bildung von winzigen Tröpfchen und Aerosolen, die als Keimzellen für Wolken dienen können. Mit den Ergebnissen wäre eine Verfeinerung derzeitiger Klimamodelle möglich. Im Idealfall könnte auch ein vermuteter Zusammenhang zwischen verstärkter kosmischer Strahlung in sehr aktiven Phasen der Sonne, den Sonnenstürmen, und der Wolkenbildung in der Erdatmosphäre untersucht und nachgewiesen werden.

Das Cloud-Experiment ist schon heute auf großes Interesse gestoßen. "Das Experiment hat führende Aerosol- und Wolkenforscher aus Europa angelockt", sagt Kirkby. Auch russische und amerikanische Wissenschaftler werden beteiligt sein. Das Forschungszentrum CERN geht mit diesem Experiment einen kleinen Schritt in Richtung angewandte Forschung. Das eigentliche Ziel, die Untersuchung der kleinsten Bauteile der Materie und die Kräfte zwischen ihnen, verliert die Institution dabei nicht aus dem Auge. So beginnt auch im kommenden Jahr der Betrieb des neuen 27 Kilometer langen Teilchenbeschleunigers LHC – dem Large Hadron Collider, der unter anderem Aufschluss über das noch ungeklärte Wesen der Schwerkraft liefern soll.