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Bildung & Wissen

Faszinierende Großforschung

Deutschland bietet eine hervorragende Infrastruktur für die Großgeräteforschung – von der Röntgenstrahlungsquelle bis zum Teilchenbeschleuniger.
Faszinierende Großforschung
© dpa

Die Großgeräteforschung spielt in der deutschen Wissenschaftslandschaft eine wichtige Rolle. Dies gilt für die Grundlagenforschung wie für die Umsetzung von Erkenntnissen in Innovationen Innovationen Die Ausgaben der Unternehmen für ihre eigene Forschung und Entwicklung stiegen 2016 auf 62,8 Milliarden Euro.  Einen Großteil der Mittel investiert der Fahrzeugbau. Mehr erfahren › . Hochkomplexe Anlagen wie Teilchenbeschleuniger oder Kernfusionsanlagen sind für die Erforschung der kleinsten Strukturen der Materie, aber auch zur Lösung globaler Fragen zu Klima, Umwelt oder alternativen Energien nötig. In Deutschland werden die Großforschungseinrichtungen vor allem von der Helmholtz-Gemeinschaft betrieben, der größten Wissenschaftsorganisation in Deutschland.

Die Helmholtz-Zentren kooperieren eng mit Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen wie den Instituten der Max-Planck- und der Fraunhofer-Gesellschaft, der Leibniz-Gemeinschaft sowie mit der Wirtschaft. Ein herausragendes Beispiel einer solchen Kooperation ist die Experimentieranlage Wendelstein 7-X in Greifswald zur Erforschung der Kernfusionstechnik, die von dem der Helmholtz-Gemeinschaft Helmholtz-Gemeinschaft Mit ihren 18 Forschungszentren, einem Jahresbudget von 4,5 Milliarden Euro und mehr als 39.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ist die Helmholtz-Gemeinschaft Deutschlands größte Wissenschaftsorganisation. Sie engagiert sich in den Bereichen Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Luft- und… Mehr erfahren › assoziierten Max-Planck-Institut für Plasmaphysik betrieben wird. Ziel der Fusionsforschung ist es, ein klima- und umweltfreundliches Kraftwerk zu entwickeln, das aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie gewinnt.

Offen für internationale Forschende

Promovierende sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler – auch aus dem Ausland – können sich für die Experimentierplätze an den zum Teil weltweit einzigartigen Anlagen der Helmholtz-Zentren anmelden. Die Großgeräte dienen so nicht nur der Grundlagenforschung und der angewandten Forschung, sondern auch dem Wissenschaftsaustausch. Mehr als 7.000 internationale Gastwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler kommen jedes Jahr an die Helmholtz-Zentren.

Die Einrichtungen der Helmholtz-Gemeinschaft Helmholtz-Gemeinschaft Mit ihren 18 Forschungszentren, einem Jahresbudget von 4,5 Milliarden Euro und mehr als 39.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ist die Helmholtz-Gemeinschaft Deutschlands größte Wissenschaftsorganisation. Sie engagiert sich in den Bereichen Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Luft- und… Mehr erfahren › sind so unterschiedlich wie die Arbeit in ihren sechs Forschungsfeldern. Zum Bereich Erde und Umwelt gehört die deutsche Forschungsflotte, darunter das international herausragende Forschungsschiff „Sonne“. Die Themen der Forscherinnen und Forscher an Bord des schwimmenden Labors kreisen vor allem um den Klimawandel und den Schutz der Ökosysteme in den Meeren. An Messstationen und Laboreinheiten wie der Polarstation Neumayer Station III in der Antarktis und der Modular Earth Science Infrastructure (MESI) am Deutschen Geoforschungszentrum (GFZ) in Potsdam wird vor allem die Komplexität des Systems Erde erforscht. Die Forscherinnen und Forscher wollen klimatische und geologische Veränderungen besser verstehen und entwickeln Konzepte zum Schutz vor Erdbeben oder Tsunamis.

Kosmos und Mikrokosmos

In dem großen Forschungsbereich Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr liegt die Federführung beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln, das deutschlandweit mehr als 50 Institute unterhält. Das DLR hatte großen Anteil an der „Mission Rosetta“ der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Es war für den Bau der Landeeinheit Philae und das Kontrollzentrum zuständig, das 2014 die erste Landung auf einem Kometen überwachte. Zu den zahlreichen Infrastrukturen des DLR gehören auch Windtunnel zum Test von Flugzeugmodellen unter annähernd realen Bedingungen und Forschungsflugzeuge wie HALO, das in der Atmosphärenforschung unterwegs ist.

Die Vielfalt des Mikrokosmos erkunden hingegen Forschende am renommierten Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg Hamburg Im Stadtstaat Hamburg sorgt der Hafen für den Herzschlag der Wirtschaft, wenngleich Airbus, Otto Versand und der Nivea-Konzern Beiersdorf dies nicht sofort erkennen lassen. Dass aber fast alle großen Ölkonzerne an der Elbe vertreten sind, ist den Tanker-Terminals zu verdanken. Seeleute und Sehleute… Mehr erfahren › , das weltweit zu den ersten Adressen für Teilchenbeschleunigung gehört. Mit DESY-Großgeräten wird das Wechselspiel der kleinsten Elementarteilchen oder das Verhalten neuer Nanowerkstoffe erforscht. Großbeschleuniger PETRA III auf dem DESY-Campus gilt als die leistungsstärkste Speicherring-Röntgenstrahlungsquelle der Welt. Am weltweit größten Röntgenlaser XFEL sind ein Dutzend Länder beteiligt.

Internationale Perspektiven

Im internationalen Rahmen beteiligt sich Deutschland an diversen Großforschungsprojekten. So trägt das Land mit rund 20 Prozent den größten Anteil zum Haushalt der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) in Genf bei. Am CERN ist der mit 27 Kilometern größte Teilchenbeschleuniger im Einsatz. Rund 1.300 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland sind an CERN-Experimenten beteiligt. Auch beim im Bau befindlichen Kernfusionsreaktor ITER im südfranzösischen Cadarache zählt Deutschland zu den Partnern und unterstützt somit die internationale Suche nach einer umweltfreundlichen Energiequelle.

Deutschland ist zudem Partner der Europäischen Spallationsquelle ESS: Im schwedischen Lund erreicht die Arbeit mit Neutronen eine noch nie dagewesene Dimension und Intensität. Deutschland ist neben seiner wissenschaftlichen Beteiligung ein wesentlicher finanzieller Förderer des Projekts und stellt zudem eine große Gruppe von Nutzerinnen und Nutzern, die für ihre Forschung auf Neutronen angewiesen sind, etwa für das Erkunden von Materialeigenschaften in Medizin, Umweltforschung, Energieversorgung oder Werkstoffprüfung.

Des Weiteren ist Deutschland maßgeblich beteiligt an den beiden Großforschungsanlagen mit Sitz in Grenoble, dem ILL (Institut Laune-Langevin) mit seinem Höchstflussreaktor und an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF). Das ILL gilt als weltweit herausragendes Zentrum für Neutronenforschung. Die ESRF ist die weltweit stärkste Röntgenstrahlanlage.

Blicke ins Universum

An der Europäische Südsternwarte (ESO), der führenden europäischen Organisation für astronomische Forschung, ist Deutschland zusammen mit 16 weiteren Ländern beteiligt. Die Teleskope der ESO befinden sich an drei Standorten in der Atacama-Wüste in Chile. Von hier aus werden Objekte in weit entfernten Teilen des Universums studiert. Deutschland ist zudem wichtigster europäischer Partner der Internationalen Raumstation (ISS).

Unweit des Satellitenkontrollzentrums der Europäischen Weltraumorganisation ESA in Darmstadt entsteht das internationale Beschleunigerzentrum FAIR.  Es soll 2025 den Betrieb aufnehmen und ist eines der weltgrößten Projekte zur physikalischen Grundlagenforschung. Mit Hilfe von hochintensiver Antiprotonen- und Ionenstrahlung sollen der Aufbau von Materie und die Entstehung des Universums genauer erforscht werden und Kapazitäten für ca. 3.000 Forschende aus 50 Ländern bereitstehen.