Drei Monate als Gastwissenschafterin waren ursprünglich geplant gewesen, doch es kam ziemlich anders. Zwei Jahrzehnte später ist Francesca Ferlaino Professorin an der Universität Innsbruck, wissenschaftliche Direktorin des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, sie forscht und unterrichtet, kann auf rund 110 Publikationen verweisen, zählt zu den meistzitierten Wissenschafterinnen ihres Fachs und setzt sich im Rahmen der von ihr gegründeten Plattform „Atom:innen“ dafür ein, die Wahrnehmung und den Stellenwert von Frauen in der Physik und in den Naturwissenschaften zu erhöhen. Ferlaino erhielt bedeutende Auszeichnungen wie den START-Preis, die höchste Würde für österreichische Nachwuchsforschende – und soeben eine weitere wichtige Anerkennung.
Ein Preis für die Vermittlung exzellenter Forschung
Diese Woche gab der Klub der Bildungs- und Wissenschaftsjournalisten bekannt, Francesca Ferlaino zur Wissenschafterin des Jahres 2025 gewählt zu haben. Die Auszeichnung wird seit 1994 vergeben, für exzellente Forschung sowie das Anliegen, wissenschaftliche Inhalte für eine breite Öffentlichkeit ansprechend aufzubereiten. Die Wahl fand, der Tradition folgend, kurz vor Weihnachten statt, verbunden mit einer Übereinkunft zur Verschwiegenheit über das Ergebnis bis zum 7. Jänner. Auch diesmal traf sich eine große Gruppe von Wissenschaftsjournalistinnen und -journalisten, darunter solche aus den Redaktionen von „Die Presse“, „Wiener Zeitung“, „Der Standard“, ORF und profil, um aus einer langen Liste hervorragender Kandidatinnen und Kandidaten über die aktuelle Gewinnerin oder den diesjährigen Gewinner abzustimmen.
Die Wahl hat Gewicht und trägt dazu bei, dass verdiente Forschende noch mehr Gehör in öffentlichen Debatten finden. So ist Sigrid Stagl, Wissenschafterin des Jahres 2024, seit ihrer Kür regelmäßig in den Medien präsent, wenn es um ökonomische und ökologische Folgen des Klimawandels sowie die Konsequenzen halbherzigen Handelns geht – genau wie ihre Vorgänger, die Gletscherforscherin Andrea Fischer (2023) und der Umweltökologe Franz Essl (2022). Viele heute prominente Forschende finden sich unter den Preisträgern, vom Komplexitätsforscher Peter Klimek über die Historikerin Barbara Stelzl-Marx bis zum Genetiker Josef Penninger und dem Physiker Anton Zeilinger.
Unvorstellbar klein, gigantische Energie
Francesca Ferlaino verbrachte den Jahreswechsel bei ihrer Familie in Neapel, wo einst ihr Interesse an der Quantenphysik erwachte. Als sie zwölf Jahre alt war, besuchte sie mit der Schulklasse ein Atomkraftwerk. Sie war fasziniert von der Tatsache, dass man durch die Spaltung etwas so Winzigen wie eines Atoms dermaßen gewaltige Energie gewinnen konnte. Später nahm sie ein älterer Freund zu einer Physikvorlesung an die Universität mit. Und da wusste sie: Genau das war ihre Welt.
Die Eltern waren zunächst irritiert über ihre Studienwahl. Warum ausgerechnet Physik? Was konnte man denn damit anfangen? In Italien war Physik damals nicht sonderlich populär, schon gar nicht bei Studentinnen. Außerdem war Naturwissenschaft in der Familie Ferlaino kein großes Thema, die Mutter hatte Philosophie studiert, der Vater arbeitete als Ingenieur und fungierte als Präsident des Fußballclubs SSC Neapel, weshalb Francesca als Kind viele Stunden in Stadien verbrachte. Die Eltern hätten es gerne gesehen, wenn sich ihre Tochter für ein Studium mit handfesten Zukunftsaussichten entschieden hätte, zum Beispiel Medizin. Zugleich aber sagten sie: Wenn es das ist, was du wirklich willst: Mach es!
Klassische Physik fand sie nicht so prickelnd, aber bei der Quantenphysik blühte sie auf. Was erschien ihr so attraktiv an einer hoch abstrakten, vielfach nur in der Sprache der Mathematik darstellbaren Sparte, die sich der menschlichen Vorstellungskraft weitgehend entzieht und in der Gesetze herrschen, die unserer erfahrbaren Welt oftmals widersprechen? Die Faszination für Quantenphysik speise sich für sie aus derselben Motivation wie die Begeisterung für Wissenschaft generell, sagt Ferlaino: „Man begibt sich in Bereiche, in die zuvor noch niemand gegangen ist, es ist ein ständiger Vorstoß ins Unbekannte jenseits von Alltagserfahrung und Intuition.“ Zwar besitze die Quantenphysik für sie, einem gängigen Klischee zuwiderlaufend, nichts Magisches, doch gebe es in der Forschung „magische Momente, wenn man auf grundlegende Prinzipien und universelle Gesetze der Natur stößt“.
Und warum sollten sich alle Menschen dafür interessieren, und für Wissenschaft allgemein? Als Wissenschafterin des Jahres wird es auch Ferlainos Aufgabe sein, die Öffentlichkeit nach Kräften mit ihrer Begeisterung für Grundlagenforschung anzustecken, den Funken überspringen zu lassen. Wissenschaft gehe jeden Menschen an, meint sie, weil sie immer am Beginn neuer Entwicklungen stehe, ob in der Technik oder in der Medizin. Wer Forschung verfolge, erhalte einen Vorgeschmack auf die Zukunft und könne wichtige Tendenzen früh erkennen. „Wissenschaft ist immer da, bevor Dinge Gestalt annehmen und in konkrete Anwendungen überführt werden“, sagt Ferlaino. „Und Forschende sind keine Elite, sondern schlicht Menschen, die nach Verbesserungen für die Zukunft und nach Erklärungen für die Gegenwart suchen.“ Ein weiteres Anliegen ist ihr die Abgrenzung ihres Fachs zu wild sprießender Pseudowissenschaft, zum Missbrauch der Quantenphysik für Unfug wie „Quantenheilung“.
Die leicht verständliche Vermittlung ihres Forschungsgebietes, in der Vorstellung vieler Menschen ein sprödes und abweisendes Mysterium, ist freilich eine Herausforderung. Was antwortet Ferlaino, wenn sie gebeten wird, in knappen Worten zu erklären, woran sie forscht? „Ich sage, dass ich Atome bei extrem niedrigen Temperaturen untersuche, und dass es um spezielle Eigenschaften der Materie geht. Der Sinn ist, fundamentale Phänomene der Natur zu studieren.“
Im Detail ist ihre Arbeit natürlich hoch komplex. Mittels jener Optiken in ihrem Labor, durch die gezielt Laserstrahlen gelenkt werden, können die Forschenden einzelne Atome ansteuern und manipulieren, die in einer Vakuumkammer gefangen sind. Sie wollen beispielsweise wissen, wie sich Atome knapp über dem absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius verhalten. Materie kann bei derart extremen Bedingungen „exotische“ Formen annehmen und gerinnt zu einer Art Brei. Ferlainos Gruppe zählte zu den ersten der Welt, die neuartige Materiezustände erzeugte, die „Suprafestkörper“ heißen: Sie sind sowohl flüssig als auch fest, und zwar gleichzeitig – ein typisches Merkmal der bizarren Quantenwelt, in der verschiedene Eigenschaften zugleich auftreten können.
Nicht nur binär, nicht nur schwarz und weiß
Im übertragenen Sinne halte die Quantenwelt durchaus lehrreiche Lektionen für eine Zeit bereit, in der die Welt voller unüberbrückbarer, unversöhnlicher Gegensätze zu sein scheine: ja oder nein, schwarz oder weiß, Freund oder Gegner. Der Mikrokosmos der Quanten dagegen ist nicht auf das rein Binäre beschränkt, hier treffen verschiedenste Umstände gleichzeitig zu, es existiert eine Menge an Gegebenheiten zwischen den Polen, und zwar nicht metaphorisch, sondern real messbar. Beim Bau von Quantencomputern machen sich Physiker das inzwischen zunutze: Kalkulationen beruhen hier nicht auf der steten Abfolge von entweder 1 oder 0, sondern auf beidem zugleich und vielen Nuancen dazwischen – das Geheimnis der enormen Leistungsfähigkeit quantenbasierter Rechenoperationen.
Francesca Ferlaino arbeitet, anders als einige Kolleginnen und Kollegen in Innsbruck, nicht an Quantencomputern, sie hält Grundlagenforschung und die Anstrengung, Einblicke ins Uhrwerk der Natur zu erhaschen, für faszinierend genug – und findet es hinlänglich belohnend, wenn es gelingt, Parallelen zwischen dem Universum winzigster Teilchen und der Makrowelt des Kosmos aufzuspüren. Zum Beispiel bei Pulsaren, enorm dichten Neutronensternen. Ein Pulsar von der Größe Innsbrucks besäße mehr Masse als die Sonne. Mittlerweile zeigten Simulationen von Ferlainos Team, dass lange rätselhafte Eigenschaften solcher Sterne durch eine suprasolide Schicht erklärbar sein könnten – jenen Quantenphänomenen, die die Innsbrucker Gruppe im Labor studiert. Auf solche Entsprechungen weit draußen im Weltall zu stoßen sei einer jener magischen Momente, die auf fundamentale Gesetzmäßigkeiten hinweisen.
Eine lange Tradition in Österreich
Vermutlich waren all die früheren Generationen von Quantenphysikern, die die Grundlagen ihrer Disziplin entschlüsselten, ähnlich elektrisiert, wenn sie den Bauplan der Materie ein Stück besser verstanden. Vor gut einem Jahrhundert begannen sie, darunter Österreicher wie Erwin Schrödinger, der seine berühmte Gleichung im Jahr 1926 formulierte, mit der intellektuellen Monsteraufgabe.
Und die nächsten Generationen? Sind Francesca Ferlainos Kinder, zwölf und 15 Jahre alt, an Quantenphysik interessiert? Man diskutiere daheim durchaus über ihre Experimente, sagt Ferlaino. Manchmal würden ihr Sohn und ihre Tochter sie aber auch einfach als „nerdy Mama“ betrachten.
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