Das Zimmer mit der Nummer 121 am Institut für theoretische Physik hat eine grosse Glasfront nach Süden: Es ist ein sonniger Tag, die Alpen strahlen. «Nach den Jahren in der flachen Ebene des mittleren Westens in den USA geniesse ich die Berge mehr als früher», sagt Thomas Becher zum Prachtsblick aus seinem Büro.  

Wir setzen uns an den Besprechungstisch. Das Gespräch dreht sich zuerst um einen Film, den Becher auf seiner Webseite verlinkt hat. Es ist eine Videoaufzeichnung einer Produktion für die «Nacht der Forschung» an der Universität Bern im Jahr 2017. Das sehenswerte Stück der Tänzerin, Choreographin und Tanzpädagogin Maja Brönnimann, in dem «Tanz und Physik auf Augenhöhe» miteinander wechselwirken, heisst «Tanz der Elementarteilchen». 

Experimentelle Tanzsprünge

In der Aufführung werden Teilchen wie Elektronen, Photonen, Neutrinos oder das Higgs-Boson von Tänzerinnen und Tänzern verkörpert. Während sie zu schräger Musik um Thomas Becher herumwirbeln, spricht der Physiker zum Publikum, greift zu einem Stück Kreide und bannt damit Formeln auf die Wandtafel. Als er zur «Berechnung der Wahrscheinlichkeiten» die «anderen 30 Diagramme hinzuzählen und die Amplitude quadrieren» will, schieben die Tänzerinnen und Tänzer ihn und die Wandtafel hinaus. Im Publikum macht sich Heiterkeit breit. Sie speist sich wohl auch aus der eigenen Überforderung, den Gedankengängen von Becher bis ins Detail zu folgen. 

Auch im Gespräch in Bechers Büro dauert es nicht lange, bis Becher geschmeidig wie eine Katze vom Besprechungstisch aufspringt und an der Wandtafel zu zeichnen beginnt: einen Kreis mit Punkten und Spiralen darin. Der Kreis stellt ein Proton dar, die Punkte und Spiralen stehen für dessen Bestandteile: Quarks und Gluonen. «Die Energieerhaltung gilt auch bei der Quantenmechanik», beruhigt er mich. Aber dann wird es sofort wieder abstrakt: «Ein Proton hat aufgrund seiner Ladung mindestens 3 Quarks im Innern, aber auch Gluonen und Quark-Anti-Quark-Paare», sagt Becher. «Die Quarks im Innern sind hundert Mal leichter als das Proton. Fast seine ganze Masse kommt aus der Energie der Elementarteilchen, die vor allem in den Wechselwirkungen zu den anderen Elementarteilchen steckt.» 

Lieber Symbole als Zahlen 

Becher ist ein ebenso hellwacher wie geduldiger Gesprächspartner. Er findet eingängliche Bilder («gleich nach dem Big Bang glich das Universum einer Suppe aus Quarks und Gluonen»), um eine Welt zu beschreiben, die sich der gängigen Vorstellungskraft entzieht und wohl nur mathematisch einigermassen fassbar ist. 

«Ich bin fast vom Gymnasium geflogen und habe Mathe gehasst. Erst als nach den Zahlen die Symbole kamen, ging es besser.»

Thomas Becher

Zur Physik gefunden hat Becher, weil er im Gymnasium einen «guten Physiklehrer» hatte, dessen «Experimentalvorführungen mit Blitzen und Holzkühen, die tot umfallen» einen bleibenden Eindruck hinterlassenhaben. War Becher ein guter Schüler? «Nein, ich bin fast vom Gymnasium geflogen», erzählt er. «Mathe habe ich zu Beginn gehasst.» Schriftlich die Wurzel aus Zwei zu ziehen, sei schrecklich gewesen, dauernd hätten sich Flüchtigkeitsfehler eingeschlichen. «Erst als nach den Zahlen die Symbole kamen, ging es besser», sagt Becher. 

Nach dem Studium hat er an der Universität Bern seine Doktorarbeit zur effektiven Feldtheorie geschrieben. Sein Doktorvater, Heinrich Leutwyler, sei eine Koryphäe und habe in diesem Gebiet bedeutende Pionierarbeit geleistet. Ähm, was die Feldtheorie besagt, versteht man als Laie auch nach dem Nachgoogeln nicht.  

Aber abgesehen davon, wieso heisst die Theorie «effektiv»? Becher hält kurz inne. Effektiv sei eine Theorie, wenn sie sich von der genauen Abbildung der Wirklichkeit löse – und sich mit einer Annäherung zufriedengebe, um physikalische Prozesse berechenbar zu machen. «Newtons Beschreibung des fallenden Apfels ist eine effektive Theorie:  Sie vernachlässigt zum  Beispiel die Effekte der Quantenmechanik», sagt Becher. 

Immer stärkere Beschleuniger 

Nach dem Doktorat bewirbt er sich erfolgreich um ein Stipendium beim Schweizerischen Nationalfonds. Auf Anraten von Leutwyler geht er in die USA, zuerst für anderthalb Jahre an die Cornell University im Gliedstaat New York, um dort B-Mesonen zu studieren. Das sind aus zwei Quarks zusammengesetzte Teilchen, die innerhalb einer Pikosekunde – einem Billionstel einer Sekunde – zerfallen. 

Von Cornell ist Becher dann für einen zweiten Postdoc weiter an die Stanford University in Kalifornien gezogen, wo am SLAC, dem Stanford Linear Accelerator Center, eine neue «B-Fabrik» zur Produktion von B-Mesonen den Betrieb aufgenommen hatte. Nach weiteren drei Jahren wechselt der Elementarteilchenphysiker ans Fermilab in Chicago, wo das Tevatron steht: «Das CERN der USA», sagt Becher, «die Vormaschine des Large Hadron Colliders in Genf.» 

Am Fermilab erhält er seine erste feste Stelle. Er wäre wohl dort geblieben, wenn ihn nicht ein Kollege auf die freie Professur an der Universität Bern hingewiesen hätte, meint Becher. Er schickt seine Bewerbung ein, die Wahl fällt auf ihn, so kommt er 2009 mit Frau – die sich über die Rückkehr freut – und ihrem in den USA geborenen Sohn nach Bern. 

Hier baut er eine «fantastische Forschungsgruppe mit exzellenten Leuten» auf. Zusammen beugen sie sich über die Daten des Large Hadron Colliders: Am CERN werden in einem 27 Kilometer langen kreisrunden Tunnel unter Genf Protonen mit zehnmal mehr Energie beschleunigt als am Tevatron – auf «99 und 6 mal 9 hinter dem Komma Prozent der Lichtgeschwindigkeit», sagt Becher. 

Dann knallen sie «wie zwei Billardkugeln» ineinander. «Am LHC wird seit Jahren immer das gleiche Experiment durchgeführt», sagt Becher. «Bei den Billardkugeln käme dabei immer das gleiche Resultat heraus, aber bei den Protonen sieht das Ergebnis jedes Mal anders aus. Denn der Zerfall ist ein ultrarelativistisches und quantenmechanisches Phänomen.» Als theoretische Physiker versuchen Becher und sein Team, die Wahrscheinlichkeiten für die unterschiedlichen Zerfallsszenarien zu berechnen. 

Das ist einfacher gesagt als getan, weil die Bestandteile der Protonen nach der Kollision nicht nur unterschiedlich rasch in alle Richtungen davonstieben, sondern auf ihrem Weg weiter zerfallen und sich teilweise auch neu zusammensetzen. Die Messdaten sind also nur indirekte Hinweise darauf, was im Moment der Kollision tatsächlich passiert. 

Aber wieso will Becher das so genau wissen? «Aus Neugier», antwortet er. Eine Anwendung seiner Forschung sei nicht in Sicht, aber das könne sich noch ändern: «Heute spielen Teilchenbeschleuniger in der Krebsmedizin und in der Materialforschung eine wichtige Rolle, die wir Physiker nicht vorausgesehen hatten.» 

Über den Ende Dezember 2025 an ihn verliehenen Carl-Zeiss-Humboldt-Forschungspreis der Alexander von Humboldt-Stiftung freut sich Becher: «Ich habe noch nie ein Skirennen oder etwas anderes gewonnen, das ist mein erster Preis», sagt er. Die mit 100‘000 Euro dotierte Auszeichnung ist auch an einen Forschungsaufenthalt in Deutschland gekoppelt. 

Dort will er an der «Physik der kurzen Distanzen und der hohen Energie» weitertüfteln – und (wie die Alexander von Humboldt-Stiftung in ihrer Pressemitteilung festhält) vielleicht sogar Erkenntnisse gewinnen, die auf eine neue Physik jenseits des Standardmodells der Elementarteilchen hinweisen.