Neue Erkenntnisse erzeugen und sichern: Die soziale Dynamik der Experimente am LHC

Das Projekt ist eines von sechs Einzelprojekten der DFG-Forschergruppe Epistemologie des Large Hadron Collider. Wichtigstes Ziel dieser Forschergruppe ist es, die wissenschaftliche Praxis der Experimente zu untersuchen, die zzt. am Großen Hadronen-Speicherring (LHC) des europäischen Labors für Teilchenphysik CERN in Genf durchgeführt werden. Die einmalige Zusammenarbeit zwischen Angehörigen der Physik, der Philosophie, der Geschichte und der Sozialwissenschaften im Rahmen dieser Forschergruppe ist auf die Frage gerichtet, wie Physiker/innen in LHC-Experimenten Wissen produzieren. Das vorliegende Projekt, das diese Experimente aus der Perspektive der sozialwissenschaftlichen Wissenschaftsforschung untersucht, wird von dieser interdisziplinären Einbettung sehr profitieren. In den letzten Jahrzehnten haben Experimente in der Teilchenphysik dramatische Veränderungen in Richtung zunehmender Zentralisierung, Größe und Komplexität erfahren. Das vorliegende Projekt geht der These nach, dass diese Änderungen wichtige Umgestaltungen in der Arbeitsorganisation nach sich gezogen sowie einen Einfluss darauf haben, wie und unter welchen Bedingungen Physiker/innen Wissen produzieren. Vor diesem Hintergrund bearbeitet das Projekt zwei entscheidende Fragen: (1) Wie gehen Wissenschaftler/innen beim Erzeugen neuer Ergebnisse vor, und (2) wie stellen sie sicher, dass diese Ergebnisse zuverlässig und glaubwürdig sind? In der Literatur wurden diese beiden Probleme typischerweise getrennt diskutiert. Im Gegensatz dazu geht dieses Projekt davon aus, dass die beiden Problembereiche auf komplexe Weise miteinander assoziiert sind und deshalb gemeinsam zu analysieren sind. Das Projekt umfasst zwei Teilprojekte, deren Forschungsfragen und Arbeitsprogramme sorgfältig aufeinander abgestimmt werden. Teilprojekt 1 wird untersuchen, wie die Wissenschaftler/innen am CERN bei der Suche nach neuer Physik und neuen Ergebnissen vorgehen. Insbesondere interessiert in diesem Zusammenhang, wie die Arbeit in den 3000-köpfigen Kollaborationen intern aufgeteilt und organisiert wird und wie die Herausforderungen bewältigt werden, die aus den komplexen Bedingungen des Experimentierens resultieren. Teilprojekt 2 wird aufzeigen, wie die Kollaborationen Ergebnisse erzeugen, die kollektive Gültigkeit beanspruchen, und welche organisatorischen Strategien in diesem Prozess zur Anwendung kommen. Das Projektteam als Ganzes wird analysieren, wie die Physiker/innen ihre Behauptungen begründen, neuartige Ergebnisse gewonnen (bzw. bestimmte Ergebnisse nicht gewonnen) zu haben. Zur Erreichung dieser Ziele wird das Projektteam eine Kombination qualitativer Forschungsmethoden verwenden, die neben der direkten Beobachtung (Ethnographie) auch qualitative Interviews und eine Dokumentenanalyse umfassen. Im Projekt werden die beiden Antragsteller/innen Peter Mättig, Professor für Physik an der Universität Wuppertal, und Martina Merz, Professorin für Wissenschaftsforschung an der Universität Klagenfurt, mit einem/einer Postdoc sowie einem/einer Doktorand/in und einem/einer studentischen Mitarbeiter/in zusammenarbeiten.

Unser Projekt ist eines von sechs Einzelprojekten der DFG/FWF-Forschungsgruppe "Epistemologie des Large Hadron Collider". Diese Forschungsgruppe analysiert die theoretischen Bedingungen und die wissenschaftliche Praxis der Experimente, die am Großen Hadronen-Speicherring (LHC) des europäischen Labors für Teilchenphysik CERN in Genf durchgeführt werden. In einzigartiger Zusammenarbeit untersuchen Forschende aus der Physik, der Philosophie, der Geschichte und den Sozialwissenschaften, wie Physiker und Physikerinnen in den LHC-Experimenten neues Wissen erzeugen. Unser Projekt widmet sich dieser Frage aus der Perspektive der sozialwissenschaftlichen Wissenschaftsforschung. In den letzten Jahrzehnten wurden Experimente in der Teilchenphysik zunehmend größer, komplexer und zentralisierter. Wir konnten zeigen, dass diese signifikanten Veränderungen eine umfassende Umgestaltung der Arbeitsorganisation nach sich zogen und damit beeinflussten, wie und unter welchen Bedingungen in der Teilchenphysik Wissen produziert wird. Als erstes untersuchten wir, was Physikerinnen und Physiker eigentlich unter "neuen Ergebnissen" verstehen und mittels welcher Strategien sie überraschende und unerwartete Ergebnisse zu erzeugen suchen. Dazu analysierten wir Berichte über ein vielversprechendes Resultat, das sich später als statistische Fluktuation herausstellen sollte. Wir konnten zeigen, dass Forschende besonders solche Ergebnisse erhoffen, die einen radikalen Umbruch in Theorie und Praxis zur Folge hätten. Wir analysierten, wie Physikerinnen und Physiker Kreativität verstehen und stellten fest, dass sie dem Kollektiv zugeschrieben und als explizite Voraussetzung für das Gelingen zukünftiger Forschungsvorhaben angesehen wird. Die detaillierte Analyse von Forschungspraktiken in der Hochenergiephysik führte auch zu einem besseren Verständnis des Messprozesses und dem damit assoziierten Problem der Zirkularität. Wir konnten zeigen, wie Zirkularität - ein langjähriges Thema in der Wissenschaftsphilosophie - durch sorgfältige Bestimmung der Unsicherheit von Messergebnissen entschärft wird. Ein weiterer Schwerpunkt unserer Studie ist die soziale Organisation der Experimente. Wir fragten, wie Physikerinnen und Physiker in einer Forschungskollaboration mit mehreren tausend Mitgliedern die Komplexität ihrer organisatorischen Umgebung bewältigen. Basierend auf unserer Fallstudie und einer Literaturanalyse konnten wir drei Strategien der Vereinfachung organisationaler Aufgaben in Forschungsorganisationen identifizieren. Dabei zeigte sich, dass die Bearbeitung organisationaler Komplexität niemals abgeschlossen ist, da ihre Reduktion in einem Bereich oftmals zu größerer Komplexität in einem anderen führt. So bringen auch die von uns identifizierten Strategien, etwa die Standardisierung von Abläufen und die Einführung bürokratischer Verfahren, wiederum neue organisatorische Herausforderungen hervor. Den Fokus vom Kollektiv auf die Einzelnen verlagernd, fragten wir, wie sich dieses komplexe Umfeld auf die Arbeit einzelner Personen und insbesondere Doktorierende auswirkt. Dissertationen in der Hochenergiephysik müssen verschiedene Anforderungen zugleich erfüllen. So stellt besonders der Anspruch an Qualifikationsarbeiten, sowohl in die fortlaufende Arbeit eines großen Kollektivs eingebettet zu sein als auch eine unabhängige Forschungsleistung darzustellen, Doktorierende, ihre Betreuenden und Gruppenleitungen vor besondere Herausforderungen. Wir zeigten auf, wie diese Herausforderungen durch stetes Angleichen und Verhandeln inhaltlicher und zeitlicher Vorgaben bewältigt werden, und argumentieren, dass die Analyse von Qualifikationsarbeiten ein besseres Verständnis interner Dynamiken in hochkomplexen Forschungskollaborationen insgesamt ermöglicht.