Björn Manuel Hegelich über gefährliche Laser, die Kunst des Loslassens und den Bau des nächsten Colliders von Hand

Es gibt Ingenieure, die sich nicht mit schrittweisen Verbesserungen zufriedengeben, sondern einen völlig neuen Ansatz verwirklichen. Einfach, weil es möglich ist. Weil die Physik es zulässt. Weil dieses Neue existieren sollte.

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Björn Manuel Hegelich ist einer dieser Ingenieure. Sein Team bei TAU Systems entwickelt ultrakompakte, lasergetriebene Teilchenbeschleuniger, die unsere Vorstellungen von physikalischer Forschungsinfrastruktur infrage stellen. Das sind keine kleinen Verbesserungen, sondern grundlegende Neudefinitionen. Felder von hundert Gigavolt pro Meter. Hochenergetische Elektronen aus einer Anlage von der Größe eines Schranks. Genug Leistung, um kosmische Strahlung zu simulieren oder einen Tumor mit einer Genauigkeit unter einem Millimeter zu behandeln.

Was bei Björn besonders in Erinnerung bleibt, ist jedoch nicht die Technik, sondern die Zeit. Wie er über Jahrzehnte eine einzige Idee verfolgt hat: durch staatliche Forschungslabore, eine unbefristete Professur, ein Start-up und schließlich kommerzielle Hardware im Einsatz. Ein Wissenschaftler, der zum Entwickler wurde. Ein Professor, der zum Gründer wurde. Und der immer noch lernt, Arbeiten abzugeben, die er früher mit eigenen Händen erledigt hat.

Tiefes technisches Verständnis entwickeln

Meiner Erfahrung nach gibt es keinen Ersatz dafür, wirklich zu verstehen, was man baut. Nicht nur in groben Zügen, sondern so gründlich, dass man weiß, wie jedes Teil sich verhält, wie es versagt und warum es sich so verhält. In der Laser-Plasma-Physik kratzt man nicht an der Oberfläche der Komplexität. Man steckt mitten darin. Diese Systeme verzeihen keine Fehler. Wenn man etwas Wichtiges übersieht, zeigen sich die Folgen schnell.

Tiefes technisches Verständnis ist keine Theorie um ihrer selbst willen. Es geht darum, Dinge zum Funktionieren zu bringen, wenn die Spielräume eng und die Risiken real sind. Wenn man Elektronen in einer 10 Zentimeter langen Gaszelle auf Energien im Gigavolt-Bereich beschleunigt, kann man sich keine vagen Erklärungen leisten. Kleine Missverständnisse führen nicht zu kleinen Problemen. Sie führen zu beschädigten Geräten, verzögerten Experimenten und in manchen Fällen zu ernsthaften Sicherheitsproblemen.

Wenn man etwas gründlich versteht, wird alles andere klarer. Man trifft bessere Entscheidungen. Man weiß, was sich vereinfachen lässt und was nicht. Man rät nicht. Man verdeckt fehlendes Verständnis nicht durch zusätzliche Vorsichtsschichten. Man handelt zielgerichtet.

Darin liegt auch eine Form von Demut. Die Natur ist präzise. Sie zeigt, wo das eigene Verständnis nicht ausreicht. Wer bereit ist, genau hinzusehen und weiterzulernen, erfährt von ihr auch, wie sich etwas wirklich Nützliches schaffen lässt.

Dieses Verständnis ermöglicht es, Systeme zu entwickeln, die an die Grenzen der Physik gehen und dennoch einen Nutzen in der realen Welt bieten. Es ist nicht nur hilfreich. Es ist notwendig.

Von der Physik zum Produkt

Björns Weg begann in München, wo er an der LMU München und am Max-Planck-Institut für Quantenoptik promovierte. Er gehörte zu einem kleinen, aber wachsenden Forschungsgebiet, das untersuchte, ob sich geladene Teilchen mit Laserlicht beschleunigen lassen. Damals galt das als ambitioniert – vielleicht sogar als Nischenthema. Er blieb trotzdem dabei.

„Als ich mit meiner Promotion begann, steckte dieses Gebiet noch in den Kinderschuhen“, erinnert er sich. „Wir wollten herausfinden, wie ein sehr intensiver Laser Teilchen beschleunigen könnte … wir lernten dazu und zeigten, dass es möglich ist.“

Diese frühen Arbeiten führten ihn zu Forschungsstellen am Los Alamos National Lab, wo er fast ein Jahrzehnt lang eine Gruppe für Hochintensitätslaser leitete. Anschließend ging er an die UT Austin und führte dort weitere zehn Jahre ein Forschungsteam. Jeder Schritt lieferte einen weiteren Beleg dafür, dass die Wissenschaft funktionierte.

„Wir kamen an einen Punkt, an dem wir sagten: Gut, es funktioniert. Wenn wir es jetzt nützlich machen wollen, muss es das Labor verlassen. Es muss zu einem Werkzeug werden.“

Also gründete er TAU Systems.

Wie ein Laser zum Beschleuniger wird

Die Physik hinter TAUs Beschleuniger verbindet Kraft mit Eleganz. Ein Hochleistungslaserpuls tritt in eine gasgefüllte Kammer ein und verwandelt das Gas in Plasma. Der Puls erzeugt eine Störung – ähnlich der Welle hinter einem Schnellboot –, auf deren nachlaufender Welle Elektronen surfen. Diese Wakefield-Beschleunigung lässt Elektronen auf Zentimetern statt Kilometern Energien im Gigavolt-Bereich erreichen.

„Bei herkömmlichen Beschleunigern aus Metall begrenzt einen der elektrische Durchschlag. Ab einer bestimmten Feldstärke zerstört man die Struktur“, erklärt Björn. „Ein Plasma hat diese Grenzen aber nicht. Man kann ein Plasma nicht beschädigen.“

Das Ergebnis sind kleinere, günstigere und anpassungsfähigere Teilchenbeschleuniger. Solche Systeme könnten eines Tages große Anlagen wie CERN oder SLAC ersetzen oder ergänzen und in den Keller einer Universität oder in ein regionales Krankenhaus passen.

„Unser Ziel ist es, Maschinen, die früher einen ganzen Campus einnahmen, auf eine Größe zu bringen, mit der sie breit eingesetzt und häufig genutzt werden können.“

Physik in der Praxis: Von Weltraumchips zu medizinischen Strahlen

TAUs erster kommerzieller Anwendungsfall sind Strahlungstests für Elektronik – insbesondere für Komponenten, die für den Weltraum und Umgebungen mit hoher Strahlenbelastung vorgesehen sind.

„Wer heute einen Chip für den Weltraum testen will, konkurriert an drei Anlagen in den USA um Strahlzeit. Sie sind überbucht. Die NASA hat Vorrang. Alle anderen bekommen, was übrig bleibt.“

Björns Beschleuniger bietet einen neuen Ansatz. Statt mit Schwerionen zu beschießen, nutzt er dicht gepackte Elektronenpakete, um die Energiedeposition eines Ions in Silizium zu simulieren.

„Wenn man es richtig macht, merkt der Chip keinen Unterschied“, sagt er. „Man muss weder den Gehäusedeckel entfernen noch Nachtschichten an einem alten Zyklotron einlegen. Man kann mehr, früher und besser testen.“

Ein weiterer vielversprechender Anwendungsfall ist die Therapie mit Elektronen sehr hoher Energie zur Krebsbehandlung. TAU arbeitet mit dem MD Anderson Cancer Center zusammen, um kompakte Systeme zu erforschen, die große Protonenanlagen ersetzen können.

„Protonenzentren kosten Hunderte Millionen. Wenn wir mit einem System, das in einen normalen Behandlungsraum passt, eine vergleichbare Präzision erreichen, wird die Behandlung für viel mehr Patienten zugänglich.“

Das passende Team aufbauen

TAU ist keine weit verzweigte Organisation mit mittlerem Management und Ordnern voller Prozessdokumentation. Es ist ein kleines, multidisziplinäres Team voller ungewöhnlicher Spezialisten. Erfahrene Kräfte aus staatlichen Laboren. Physik-Postdocs. Neugierige Köpfe. Menschen, die etwas sehr Spezifisches gut können und gern selbst Hand anlegen.

„Ich habe immer versucht, Leute einzustellen, die klüger sind als ich“, sagt Björn. „Nicht in jeder Hinsicht. Aber jeder sollte sein Fachgebiet haben.“

Sein VP of Accelerators leitete früher in Los Alamos eine Abteilung mit einigen Hundert Mitarbeitern. Heute führt er eine Handvoll Ingenieure mit derselben Ernsthaftigkeit und Tatkraft. Titel sind flexibel. Die Leute helfen dort, wo sie gebraucht werden.

„Wir suchen Experten, die trotzdem bereit sind, etwas zu löten, wenn es nötig ist. Man muss flexibel sein. Gerade in einem Start-up.“

Doch kluge Menschen haben starke Meinungen, und mit dieser Dynamik umzugehen, kann schwierig sein.

„Manchmal ist es, als würde man einen Sack Flöhe hüten“, räumt er ein. „Man braucht eine Kultur, in der Menschen ihre Meinung sagen, Fragen stellen und zugeben können, wenn sie etwas nicht wissen. Das beginnt an der Spitze.“

Björn zeigt bewusst auch seine eigenen Wissenslücken, wenn es nötig ist. Fragen zu stellen gehört zu den am meisten unterschätzten Fähigkeiten im Engineering. Es zeigt Aufmerksamkeit und das Interesse, sich nicht auf Annahmen zu verlassen. Bei Systemen, bei denen viel auf dem Spiel steht, ist Schweigen gefährlicher als Unwissenheit. Klarheit ist kein Luxus, sondern eine Voraussetzung.

„Ich sage: ‚Das verstehe ich nicht. Erklär es mir noch einmal.‘ Damit schaffe ich einen Raum, in dem andere sich wohlfühlen, dasselbe zu tun. Und es spart uns Zeit, denn Schweigen bremst alles.“ So dürfen auch andere Lücken eingestehen und gemeinsam vorankommen. Gutes Engineering ist auf diese Ehrlichkeit angewiesen. Man kann nicht beheben, was niemand benennen will.

Zeit als eigentliche Begrenzung

So sehr die Technologie bei TAU die Grenzen der Physik ausreizt: In den meisten Wochen ist die eigentliche Herausforderung die Zeit.

„Ich wünschte, wir hätten doppelt so viele Mitarbeiter wie heute. Genug Arbeit hätten wir. Hier arbeitet jeder mit voller Kraft.“

Björn teilt seine Woche zwischen technischer Aufsicht, Investorenbeziehungen, Personalgewinnung, operativem Geschäft und Strategie auf. Er markiert seinen Kalender farbig – Forschung, Kunden, Team –, damit seine Zeit den wichtigsten Aufgaben folgt.

„Jede Woche frage ich mich: Verbringe ich tatsächlich Zeit mit den Dingen, die das Unternehmen voranbringen?“

Zu den schwierigsten Aufgaben gehört es, Nein zu sagen.

„Es gibt immer etwas Neues, das uns 1 Prozent besser machen könnte. Aber irgendwann sind die Stunden aufgebraucht. Und man muss sich entscheiden.“

TAU führte kürzlich ein 5 Wochen langes Feldexperiment am leistungsstärksten Laser der Welt durch, einem 10-Petawatt-System in Rumänien. Für das Team war es ein Meilenstein. Björn fuhr nicht mit.

„Ich wollte. Aber bei allem, was im Unternehmen los war, konnte ich die Zeit nicht rechtfertigen. Ich weiß, dass ich dort ein Team habe, dem ich diese Arbeit zutraue. Sie brauchen mich nicht, um jedes Detail zu kontrollieren. Ich halte aus der Ferne Kontakt und konzentriere mich auf den Aufbau des Unternehmens. Ich wähle meine Aufgaben bewusst. (Tatsächlich wurde ich am Ende doch schwach und flog für die letzte Woche hin, einfach um beim Team zu sein und zukünftige Kooperationen vorzubereiten.)“

Zeit sei die unsichtbare Währung der Führung, sagt er. Je früher man erkennt, was die eigenen Stunden wert sind, desto besser werden die Entscheidungen.

Geliebte Arbeit loslassen

Für viele technische Gründer ist es beim Wachstum am schwierigsten, sich von der praktischen Arbeit zurückzuziehen. Björn bildet da keine Ausnahme.

„Ich liebe die Forschung immer noch. Ich liebe die Experimente immer noch. Aber wenn ich immer die Entscheidungen treffe, können wir nicht skalieren.“

Er spricht über Delegation nicht als Tugend, sondern als Disziplin – etwas, das man übt und oft nicht perfekt beherrscht.

„Am Anfang macht man etwas selbst, weil es erledigt werden muss. Dann macht man es wieder. Und wieder. Irgendwann merkt man, dass man zum Engpass geworden ist.“

Technische Entscheidungsbefugnis abzugeben, erfordert Vertrauen, Klarheit und oft auch Demut.

„Gerade bei Forschungsrichtungen. Manchmal sehe ich, dass ein Team einen Weg einschlägt, von dem ich weiß, dass er nicht funktionieren wird. Dann fällt es schwer, nicht einzugreifen. Aber das gehört dazu, wenn man führen lernt.“

Trotzdem findet er Wege, nah an der Arbeit zu bleiben.

„Wir führen weiterhin wegweisende Experimente durch. Ich bekomme täglich Updates. Ich gebe Rückmeldung. Aber ich steuere nicht mehr jede Codezeile oder jede Justage. Das kann ich nicht.“

Der Lohn ist, andere wachsen zu sehen. Ehemalige Studierende übernehmen die Verantwortung für Entwürfe. Frühe Mitarbeiter leiten komplexe Teilsysteme. Sein ältester Sohn macht ein Praktikum im Unternehmen. Der jüngste möchte bereits mithelfen.

„Ich bin weiterhin beteiligt. Aber ich stehe nicht mehr im Mittelpunkt von allem. Das ist gut so.“

Erkenntnisse für Ingenieure, Gründer und Entwickler

Björns Geschichte steckt voller Nuancen: das geduldige Voranschreiten von der Theorie zur Produktion, das Gleichgewicht zwischen Physik und Pragmatismus und die ständige Neujustierung der eigenen Zeit. Einige Erkenntnisse treten dabei besonders hervor.

1. Auf dem eigenen Wissen aufbauen

TAU Systems war kein strategischer Kurswechsel. Es war der nächste logische Schritt einer jahrzehntelangen Arbeit. Die Wissenschaft war bereit. Der Bedarf war klar. Der Gründer steckte bereits tief im Thema.

2. Kluge, anpassungsfähige Menschen einstellen

Fachwissen zählt, aber die Haltung ebenso. TAU sucht nach ausgeprägten Stärken und Flexibilität. Tiefes Können auf einem Gebiet, verbunden mit der Fähigkeit, auch außerhalb des eigenen Bereichs beizutragen.

3. Fragen offen stellen

Kluge Teams kommen schneller voran, wenn sie zugeben, was sie nicht wissen. Die Führung gibt den Ton an.

4. Wissen, wann man loslassen muss

Wer alles selbst macht, kommt nie über das hinaus, was er persönlich kontrollieren kann. Treten Sie zurück, auch wenn es schwerfällt.

5. Die Physik respektieren – und die Uhr

Ein Teil der Arbeit wird immer schwierig bleiben. Aber Zeit lässt sich nicht dehnen. Wägen Sie klug ab.

Abschließende Gedanken

Björn Manuel Hegelich gründete TAU Systems nicht, weil es gerade im Trend lag. Er gründete es, weil die Physik funktionierte und die Welt einen Weg brauchte, sie zu nutzen. Seine Geschichte handelt nicht nur von Hochenergielasern und Gigavolt-Gradienten. Sie handelt davon, über lange Zeit in eine Idee zu investieren, sich mit den richtigen Menschen zu umgeben und zu lernen, das zu bauen, was nur man selbst bauen kann.

Sie erinnert auch daran, dass technische Führung nicht bedeutet, alle Antworten zu haben oder alles selbst zu machen. Es geht darum, ein Umfeld zu schaffen, in dem etwas Ehrgeiziges, Schwieriges und Lohnendes endlich entstehen kann.

„Wir stehen erst am Anfang“, sagt er. „Es gibt noch viel zu bauen. Und es wird nicht einfach. Aber es wird sich lohnen.“