Am Cern, dem weltweit grössten Forschungszentrum für Teilchenphysik, herrscht reger Betrieb. Von Jung bis Alt strömen an diesem Nachmittag Menschen in das 2023 eröffnete Besucherzentrum Cern Science Gateway; nicht nur, um dort allerhand Merch zu ergattern, sondern auch, um die interaktive Ausstellung zum Urknall oder zum Teilchenbeschleuniger zu erkunden oder an Labor-Workshops zum Bau einer Nebel­kammer teilzunehmen. Im Innenhof hinter dem Gebäude wird währenddessen eine Bühne für das «Cern Future Explorers»-Event aufgebaut; eine Band führt bereits ihren Soundcheck durch. «Es ist schön, wieder hier zu sein – diesmal in einer ganz anderen Rolle», erzählt Sabrina Gonzalez Pasterski, kurz nachdem sie uns herzlich begrüsst hat. Im Gespräch wirkt sie auffallend boden­ständig: Sie erzählt viel, denkt laut und redet sich schnell in ihre Gedanken hinein – begeistert von ihrem Thema und weniger von der eigenen Bedeutung. Die Wissenschaftlerin ist als Speakerin beim Event ­geladen, um über die grossen offenen Fragen der Physik zu ­sprechen; aber auch darüber, wie die nächste Gene­ration die Wissenschaft mitgestalten kann.

Mehr als zehn Jahre zuvor, 2012, arbeitete Gonzalez Pasterski noch als Studentin des Massachusetts Institute of Technology (MIT) im Rahmen eines Forschungsprojekts am Cern. Sie beschäftigte sich mit Detektortechnik und damit, die von den Sensoren erzeugten Messsignale so aufzubereiten, dass sich relevante physikalische Ereignisse vom Hintergrundrauschen unterscheiden lassen. «Es ging darum, als Studentin einen ersten Eindruck davon zu bekommen, wie Forschung funktioniert. Ich glaube jedoch nicht, dass ich die Geduld für die Zeiträume habe, die es braucht, Detektoren zu bauen und neue Experimente aufzusetzen», erzählt Gonzalez Pasterski – ein Grund, weshalb sie sich schliesslich der theoretischen Physik zuwandte. «Was ich an der Physik liebe, ist, dass man mit einigen grundlegenden Bausteinen beginnen und daraus andere Dinge herleiten kann», sagt sie.

Heute beschäftigt sich Gonzalez Pasterski mit den wohl fun­damentalsten Fragen der modernen Physik. Am Perimeter Institute im kanadischen Waterloo gründete sie die Celestial Holography Initiative und arbeitet daran, Gravitation und Quantenphysik in einem gemeinsamen theoretischen Rahmen zu beschreiben. Das Problem: Beide Theorien funktionieren für sich genommen, lassen sich bisher aber nicht vereinbaren. Die Relativitätstheorie von Albert Einstein beschreibt Gravitation als Krümmung von Raum und Zeit und erklärt damit etwa Planeten, Sterne oder Schwarze Löcher. Die Quantenphysik hingegen beschreibt die Welt der kleinsten Teilchen, in der Quantenzustände dominieren. Dort, wo beides gleichzeitig relevant wird – etwa im Inneren Schwarzer Löcher oder kurz nach dem Urknall –, lassen sich die beiden Theorien bislang nicht widerspruchsfrei zusammenführen. Gonzalez Pasterski versucht, das Problem gewissermassen aus einer neuen Perspektive zu lösen: Statt Gravitation und Quantenphysik direkt miteinander zu verbinden, untersucht sie, ob sich dieselbe Physik in einer anderen mathematischen Form beschreiben lässt. Die sogenannte Celestial Holography übersetzt dafür Vorgänge im Universum auf eine Art ­zweidimensionale Projektionsfläche. Dort könnten Zusammenhänge sichtbar werden, die letztlich Hinweise darauf liefern, wie Gravitation und Quantenphysik zusammengehören. Vereinfacht gesagt versucht Gonzalez Pasterski damit, den Code zu entschlüsseln, aus dem sich die physikalische Welt ableiten lässt.

Damit gehört sie zu den Pionieren dieses Forschungsfelds. Doch schon davor hat sie der Welt gezeigt, welches Potenzial in ihr steckt: Am MIT erreichte sie einen perfekten GPA von 5,00 und erhielt ihren Bachelorabschluss in Physik noch als Teenager. 2013 begann sie ihr Doktorat an der Harvard University. 2014 entdeckte sie im Alter von 21 Jahren den sogenannten Spin Memory Effect, einen Effekt, bei dem Gravitationswellen dauerhafte Spuren in der Raumzeit hinterlassen können. Mit dem sogenannten Pasterski-Strominger-Zhiboedov-­Triangle half sie ausserdem dabei, drei zuvor getrennt betrachtete Konzepte der theoretischen Physik miteinander zu verknüpfen. Diese Verbindung gilt als wichtiger Baustein für das heutige Forschungsfeld der Celestial Holography. Gonzalez Pasterskis Arbeiten wurden ­später in einem Paper zitiert, an dem auch Stephen Hawking beteiligt war.

Ihre Errungenschaften brachten der damals 21-Jährigen 2015 einen Platz auf der Forbes 30 Under 30-Liste ein, und auch Unternehmer wurden auf sie aufmerksam: Bereits im Alter von 13 Jahren hatte Jeff Bezos ihr ein offenes Angebot gemacht, für ihn zu arbeiten, sobald sie bereit dafür sei. Medien betitelten sie als den «neuen Einstein». «Das ist sehr nett von den Leuten, das zu sagen. Ich wünschte, ich wäre es!», sagt Gonzalez Pasterski über den Vergleich. «Es ist interessant zu sehen, wie weit auseinanderliegen kann, was die Öffentlichkeit beeindruckend findet und was innerhalb des Fachgebiets als bedeutend gilt. Für die Öffentlichkeit sind oft die grossen Geschichten spannend – dass man sehr jung ist, ein Flugzeug gebaut hat oder von bekannten Namen erwähnt wird. Innerhalb der Physik zählen dagegen ganz andere Dinge: ob eine Arbeit wirklich neu ist, ob sie ein Problem löst und ob sie für andere Forschende relevant ist», so Gonzalez Pasterski.

Der Vergleich mit Einstein verweist zugleich auf einen Mythos, der mit der tatsächlichen Arbeit in der theoretischen Physik wenig zu tun hat: den des ein­samen Genies. «Theoretische Physik ist sehr kolla­borativ. Ich liebe es, mit Menschen über Dinge zu sprechen – ich kann jemandem ins Gesicht schauen und an der Reaktion merken, dass das, was ich gerade gesagt habe, keinen Sinn ergibt. Dann korrigiere ich mich. Gute Kollaborationspartner sind ein Geschenk», schildert Gonzalez Pasterski. Steckt sie einmal fest, lässt sie nicht los, bis sie eine Lösung gefunden hat – oder wie die Forscherin selbst es auf den Punkt bringt: «Klappe halten und weiterrechnen.»

Forschung an Universitäten und öffentlichen Instituten folgt traditionell einem vergleichsweise offenen Modell: Ergebnisse werden publiziert und innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft zugänglich gemacht. Doch gleichzeitig verlagern sich immer mehr Forschungsaktivitäten in private Unternehmen – und damit teilweise hinter verschlossene Türen. Gerade in der KI zeigt sich diese Entwicklung besonders deutlich: 2024 stammten laut Stanford AI Index bereits fast 90 % der weltweit bedeutenden KI-Modelle aus privaten Unternehmen; ein Jahr zuvor waren es noch 60 %. Universitäten wiederum bleiben führend bei den meist­zitierten Forschungsarbeiten. Grundlagenwissen entsteht damit weiterhin stark in der Wissenschaft, während die Systeme, die darauf aufbauen, zunehmend in privaten Unternehmen entwickelt werden.

Genau dieses Phänomen beschäftigt Gonzalez Pasterski: «Forschung funktioniert nicht nach dem Winner-­takes-all-Prinzip», sagt sie. «Man sieht, wo der aktuelle Stand ist, und wenn eine andere Gruppe etwas zuerst herausfindet, bringt das trotzdem das ganze Feld weiter. Und gleichzeitig findet immer mehr Forschung hinter verschlossenen Türen statt. Es wäre schade, wenn wir uns zu einem Modell bewegen, in dem viele private Akteure Forschung betreiben – was grundsätzlich etwas Gutes ist –, diese Forschung dann aber nicht mehr offen zugänglich ist.»

Wie sich Wissenszugang in der Praxis verschiebt, zeigt ein Blick auf führende KI-Unternehmen: Bei besonders leistungsfähigen Modellen von Open AI, Anthropic oder Google werden zentrale Informationen zu Trainingsdaten, Rechenaufwand oder Code teilweise nicht offengelegt. Für die Wissenschaft entsteht damit ein asymmetrischer Wissensfluss: Öffentliches Wissen fliesst in private Systeme, deren Entwicklung selbst immer schwerer nachvollziehbar wird.

Die Lösung sieht Gonzalez Pasterski deshalb nicht darin, Unternehmen aus der Forschung herauszuhalten, sondern Forschende stärker an der entstehenden Infrastruktur zu beteiligen. Damit stellt sich ihr jedoch auch die Frage: «Wie sorgen wir dafür, dass all die Menschen, die ihr Leben der Forschung widmen und mit ihrer intellek­tuellen Arbeit die Grundlage dafür geschaffen haben, Teil dieser Entwicklung sind?»

Sabrina Gonzalez Pasterski wurde 1993 in Chicago als Tochter zweier Juristen geboren. Ihre Mutter stammt aus Kuba, ihr Vater hat europäische Wurzeln; beide arbeiteten im öffentlichen Dienst – sie für die US-Umweltschutzbehörde EPA, er als Strafverteidiger. «Meine Eltern haben sehr an mich geglaubt», so Gonzalez Pasterski. Als sie sich als Kind einen fliegenden Besen wünschte, liessen ihre Eltern sie mit neun Jahren Flugstunden nehmen. Anfang 2008, als Gonzalez Pasterski 14 Jahre alt war, beglaubigte das Department of Aeronautics and Astronautics des MIT ihren Antrag auf die Lufttüchtigkeitszulassung des Flugzeugs. Zwei Jahre später war die Maschine als flugtauglich zertifiziert; ihren ersten Soloflug darin absolvierte sie schliesslich mit 16 Jahren. Damit machte sie das MIT auf sich aufmerksam – 2010 begann sie dort ihr Physikstudium, das sie als Jahrgangsbeste mit einem Joel Matthew Orloff Award für den höchsten Notenschnitt im Fach Physik abschloss. «Ich dachte: Luft- und Raumfahrt habe ich gemacht – jetzt werde ich Physikerin», sagt Gonzalez Pasterski zu ihrer Studienwahl. Anschliessend promovierte sie 2019 an der Harvard University bei Andrew Strominger, ­einem der führenden Forscher auf dem Gebiet von String­theorie, Quantengravitation und Schwarzen Löchern.

Seit 2022 gehört Gonzalez Pasterski zur Forschungsfakultät des Perimeter Institute in Kanada und leitet als Gründerin die Celestial Holography Initiative, ein Team aus Forschenden der mathematischen Physik, Quanten­gravitation und Teilchenphysik. Ohne Selbstzweifel kommt aber auch sie nicht aus: «Ich hatte grosse Angst, dass ich nie eine Faculty-Stelle bekommen würde – gerade weil ich schon so jung so stark gehypt worden war.» Zugleich ist Gonzalez Pasterski stellvertretende Direktorin der internationalen Simons Collaboration on Celestial Holography. Hinter dem Forschungsverbund steht die Simons Foundation, die der Mathematiker und spätere Hedgefonds-Gründer Jim Simons gemeinsam mit seiner Frau Marilyn gründete. Simons hatte mit Renaissance Technologies – mit der mathematischen Analyse von Finanzmärkten – Milliarden verdient. Einen erheblichen Teil dieses Vermögens investierte das Paar anschliessend wieder in Mathematik und Grundlagen­forschung. Die Idee ist, Forschenden langfristig den Freiraum zu geben, fundamentale Fragen zu verfolgen, auch wenn deren Nutzen zunächst nicht absehbar ist.

Gerade weil sich der wirtschaftliche Ertrag solcher Forschung oft erst Jahre oder Jahrzehnte später zeigt, ist sie stark auf langfristige Finanzierung angewiesen. Gleichzeitig geraten öffentliche Forschungsbudgets zunehmend unter Druck: Im OECD-Raum sanken die staatlichen Mittel für Forschung und Entwicklung 2024 inflationsbereinigt um 4,1 %. Zugleich hat sich das Verhältnis innerhalb des Forschungssystems verschoben: Auf Hochschulen und staatliche Forschungseinrich­tungen entfielen 2024 noch rund 27 % der gesamten F&E-Ausgaben im OECD-Raum – 2010 waren es 33 %.

Gerade für langfristige Grundlagenforschung werden daher alternative Geldgeber wichtiger. Pasterski erlebt das selbst: Die Simons Collaboration on Celestial Holography erhält von der Simons Foundation 8 Mio. US-$ (6,5 Mio. CHF) über vier Jahre; die Förderung ermöglicht Postdoc-Stellen, internationale Zusammenarbeit und Forschung an Fragen, deren wirtschaftlicher Nutzen sich nicht unmittelbar beziffern lässt. «Mit diesen Ressourcen können wir eine Menge tun, um das ganze Feld voranzubringen», so Gonzalez Pasterski.

Mit ihrer Arbeit wuchs auch Gonzalez Pasterskis Sichtbarkeit über die Wissenschaft hinaus – zuletzt führte sie diese bis zur Met Gala in New York. «Ich wurde dieses Jahr eingeladen und dachte nur: ‹Das ist völlig verrückt!›», erinnert sie sich. Ihr Kleid entstand mithilfe von Googles KI-Modell Gemini: Gemini entwickelte das Design gemeinsam mit Gonzalez Pasterski, gebaut hat sie es selbst. Dabei übersetzte sie mathematische Strukturen aus ihrer Forschung in 3D-gedruckte Elemente. Unter den Gästen befand sich auch Jeff Bezos, der bereits Jahre zuvor auf Gonzalez Pasterski aufmerksam geworden war. In die Wirtschaft wechselt sie dennoch nicht – und das hat auch einen Grund: «Ich habe definitiv eine Schwäche für Milliardäre – solange sie coole Dinge machen», sagt Gonzalez Pasterski. «Ich liebe die Idee, genug ­Ressourcen zu haben, um Menschen zusammenzu­bringen und etwas Grosses aufzubauen. Und ich würde es noch besser finden, wenn man das auch machen könnte, ohne Milliardär zu sein. »

Eine konkrete Idee dafür verfolgt Gonzalez Pasterski mit Project Theoria. Mithilfe von KI will sie die Arbeiten der theoretischen Hochenergiephysik systematisch erschliessen und das Wissen des Fachgebiets strukturieren. Ein erster Prototyp namens «Paperview» entstand im April. Inzwischen gibt sie dem Projekt sogar eine physische Form: Ein humanoider Roboter von Unitree soll Theoria als «purple paper eater» verkörpern. Langfristig soll das System Fähigkeiten bis auf das Niveau eines Physik-Postdocs entwickeln. «Ich möchte Teil davon sein, diese neue Wissensstruktur aufzubauen und zu erhalten.» •

Fotos: Filipa Peixeiro