Rezension

The HERMES Experiment

Richard Milner, Erhard Steffens: The HERMES Experiment, World Scientific (2021), 244 S., geb., 40 £, ISBN 9789811215339

Richard Milner und Erhard Steffens haben ein Buch zum HERMES-Experiment veröffentlicht, das von 1995 bis 2007 am HERA-Beschleuniger des DESY in Hamburg Daten zur tief-inelastischen Streuung genommen hat. Das Buch ordnet sich zwischen einem Sachbuch, einer wissenschaftshistorischen Monographie und einer persönlichen Reminiszenz ein.
Den Autoren gelingt es, auch den fachfremden Leser ohne Formeln an das Sujet der tief-inelastischen Elektron-Proton-Streuung und der daraus abgeleiteten Strukturinformation heranzuführen. Die zugrunde liegende Physik fassen sie anschaulich zusammen, ohne oberflächlich zu werden. Die Motivation des Experiments ergab sich Ende der 1980er-Jahre aus überraschenden Ergebnissen am CERN. Im komplexen System aus drei stark gebundenen, relativistischen und hoch-korrelierten Quarks ließen sich die gemittelten Beiträge zum Spin des Protons nicht auf einfache Weise auf die reellen und virtuellen Freiheitsgrade im Proton zurückführen. Heute ist klar, dass neben der Helizität der Quarks und Gluonen auch ihr Bahndrehimpuls eine wichtige Rolle spielt. 

Die Autoren lassen auch die Entstehung der Kollaboration aus 33 Instituten aus Europa, Amerika und Asien sowie die komplexe Finanzierung des Experiments wiederaufleben. Die experimentelle Herausforderung von HERMES ist hier „mitzuerleben“: Das Experiment erforderte u. a. bahnbrechende Neuerungen für den Einsatz polarisierter Targets in einem Speicherring, für die Messung der Pola­risation der gespeicherten Elektronen und für Nachweis und Identifikation der Teilchen im Endzustand. HERMES war in physikalischer und technologischer Hinsicht bahnbrechend und hat Neuland betreten.
Was das Buch so spannend macht, sind die zahlreichen, zum Teil historischen Fotos der involvierten Theo­retiker und Experimentatoren und die Reproduktionen der zahlreichen Originaldokumente, etwa Faxe oder Briefe zwischen den beteiligten Physikern oder der Direktion des DESY. Auch lassen die vielen Fotos der experimentellen Aufbauten eine Atmosphäre entstehen, als ob man dabei gewesen sei. Beide Autoren gehören zu den Initiatoren dieses Experiments und fungierten lange Jahre als Sprecher der Kollaboration. 

Milner und Steffens schildern mit sehr persönlichem Bezug die Herausforderungen bei der Verwirklichung von HERMES, wobei die Erlanger Gruppe um Klaus Rith entscheidende Beiträge geleistet hat. Ebenso sind der Betrieb und die physikalischen Fragestellungen sowie die wissenschaftlichen Ergebnisse zur spinabhängigen Struktur des Protons Gegenstand des Buches. Ohne Vorkenntnisse kann man der klaren Darstellung gut folgen und die Autoren bei der Entwicklung dieses spannenden, aber längst nicht abgeschlossenen Gebietes begleiten.

Prof. Dr. Frank Maas,
Helmholtz-Institut Mainz, PRISMA+ Cluster of Excellence

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