Neue Erkenntnisse erzeugen & sichern in Experimenten am LHC

Das Projekt ist eines von sechs Einzelprojekten der DFG-Forschergruppe Epistemologie des Large Hadron Collider, die seit 2016 besteht. 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 von Angehörigen der Physik, der Philosophie, der Geschichte und der Sozialwissenschaften im Rahmen dieser Forschergruppe ist auf die Frage gerichtet, wie Physiker und Physikerinnen in LHC-Experimenten Wissen produzieren. Das vorliegende Projekt, das diese Experimente aus der Perspektive der sozialwissenschaftl ichen Wissenschaftsforschung untersucht, profitiert sehr von dieser interdisziplinären Einbettung. In den letzten Jahrzehnten haben Experimente in der Teilchenphysik dramatische Veränderungen in Richtung zunehmender Zentralisierung, Größe und Komplexität e rfahren. 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 in der Teilchenphysik Wissen produziert wird. Vor diesem Hintergrund bearbeitet das Projekt zwei entscheidende Fragen: (1) Wie gehen Physiker und Physikerinnen beim Erzeugen neuer Ergebnisse vor, und (2) wie stellen sie sicher, dass diese Ergebnisse zuverlässig und glaubwürdig sind? Während der ersten dreijährigen Projektphase wurde untersucht, was in der Physik unter neuen Ergebnissen verstanden wird und mittels welcher Strategien in der Forschung überraschende und unerwartete Ergebnisse produziert werden. Ein weiteres Interesse galt der Frage, wie Forschende individuell Glaubwürdigkeit und Anerkennung erlangen können, wenn sie in Kollaborationen mit mehr als 3000 Mitgliedern arbeiten. Die ebenfalls auf drei Jahre angelegte zweite Projektphase wird sich der Bedeutung von technischen Instrumenten und von Kreativität bei der Erzeugung neuer Erkenntnisse widmen. Weiterhin untersucht werden die Strategien, mit denen die Kollaborationen trotz des hohen Maßes an interner Spezialisierung und Arbeitsteilung kollektiv abgesicherte Resultate erzielen. Ein Bespiel einer solchen Strategie, das im Detail analysiert werden soll, ist der gemeinschaftlich organisierte interne Review-Prozess, in dem alle Ergebnisse auf ihre Neuheit und Glaubwürdigkeit überprüft werden. Zur Erreichung dieser Forschungsziele verwend et das Projektteam eine Kombination qualitativer Forschungsmethoden, vor allem qualitative Interviews und Dokumentenanalyse. Über das spezielle Ziel eines besseren Verständnisses der Experimente am LHC hinaus, verspricht dieses Projekt auch generell neue Einsichten in die Dynamik interner Prozesse und Strukturen in hochkomplexen Organisationen.

Der Large Hadron Collider (LHC) am CERN ist eines der größten und komplexesten Forschungsinstrumente, die je gebaut wurden. Diese Experimente werden von großen Forschungskollaborationen mit mehreren tausend Mitgliedern aus zahlreichen Institutionen und Nationen durchgeführt. Unser Projekt untersucht, wie die Kollaborationen unter den komplexen sozialen und technischen Bedingungen ihrer Forschungsarbeit nach neuer Physik suchen und die Glaubwürdigkeit ihrer Ergebnisse sicherstellen. Ausgehend von den Perspektiven der sozialwissenschaftlichen Wissenschafts- und Technikforschung (STS) wurde ein qualitativer empirischer Ansatz verfolgt, bei dem in erster Linie Interviews geführt und Dokumente analysiert wurden. Wir fokussierten als erstes auf die inhärente organisatorische Komplexität großer Forschungskollaborationen. Dabei gingen wir von der Annahme aus, dass die Erzeugung von Wissen die praktische Koordination über mehrere Ebenen und Bereiche der Kollaboration hinweg erfordert. Auf der Grundlage einer Literaturanalyse und unserer empirischen Fallstudie haben wir drei Strategien identifiziert, wie Kollaborationen und ihre Mitglieder die organisatorische Komplexität bewältigen: die Segmentierung von Forschungsinfrastruktur, die Einführung bürokratischer Strukturen und die Implementierung von Standards. Ausgehend von der These, dass große Forschungskollaborationen individuelle und kollektive Bedürfnisse in Einklang bringen müssen, um die Erzeugung zuverlässigen Wissens zu ermöglichen, untersuchten wir, wie die Qualität individueller Beiträge gesichert wird. Im Fall von Doktorarbeiten müssen die Beiträge in kollektive Projekte gut integriert sein und zugleich als eigenständige Forschungsleistungen überzeugen. Auf der Grundlage von Interviews mit Doktorierenden und ihren Betreuungspersonen unterscheiden wir zwei Formen von "Artikulationsarbeit", die erforderlich sind, um in komplexen Forschungsumgebungen machbare Dissertationen zu erstellen. Im Anschluss daran analysierten wir eine laufende Debatte in der Hochenergiephysik darüber, wie die Anerkennung individueller Beiträge verbessert werden kann. Wir konnten zeigen, dass die ATLAS-Kollaboration verschiedene Formen der Anerkennung strategisch einsetzt, um Beiträge zur kollektiven Arbeit zu fördern und ein Gemeinschaftsgefühl unter den Mitgliedern zu stärken. Unser Interesse an der Frage, wie die Glaubwürdigkeit von Wissen gesichert wird, hat uns dazu veranlasst, auch die Evaluationspraktiken im Kontext technischer Gutachten zu analysieren. Im Zuge des letzten technischen "Upgrade" des Large Hadron Collider konnten wir Kompromisse zwischen Kontinuität und Innovation feststellen, die im Prozess der technischen Begutachtung ausgehandelt wurden. Hier zeigt sich die zentrale Bedeutung von Technologieentwicklung für das Erreichen der wissenschaftlichen Ziele der Teilchenphysik. Anhand dieser Erkenntnisse argumentierten wir, dass Einsichten in solche Praktiken der Qualitätskontrolle die breitere Debatte über Werte und Fehlermanagement in der Wissenschaft bereichern können, da sie zeigen, wie unterschiedliche Werte, etwa Sicherheit, Zeiteffizienz oder Präzision, im Prozess der technischen Begutachtung gemeinsam ausgehandelt und umgesetzt werden. Als eines von sechs Projekten der DFG/FWF-Forschungsgruppe "Die Epistemologie des Large Hadron Collider" profitierte das Projekt in hohem Maße von der einzigartigen Zusammenarbeit zwischen Forschenden der Physik, der Philosophie, der Geschichte und der Sozialwissenschaften. Jede dieser Disziplinen brachte ihre eigene Perspektive in die gemeinsame Untersuchung der komplexen Prozesse ein, durch die in LHC-Experimenten neues Wissen generiert wird.