Cern plant Super-Teilchenbeschleuniger

Die neue Anlage soll 100 Kilometer Umfang haben und teilweise unter dem Genfer See verlaufen. Die Kosten: astronomisch.

Die bestehende Anlage LHC hat bereits einen Umfang von 27 Kilometern.

Die bestehende Anlage LHC hat bereits einen Umfang von 27 Kilometern.

(Bild: Keystone)

Selbstverständlich gibt es auch ein Video. Es ist ein zweiminütiger, hochprofessionell gemachter Clip, der phasenweise wie der Trailer zu einem Science-Fiction-Blockbuster aus Hollywood wirkt. Tatsächlich soll auch dieses Filmchen ein futuristisches Projekt schmackhaft machen, eines jedoch, das viel teurer ist als jede Kinoproduktion: Es geht um einen zukünftigen Teilchenbeschleuniger, der alle bisher gebauten Forschungsanlagen in den Schatten stellen würde. 90 oder gar 100 Kilometer Umfang soll der neue unterirdische Ringbeschleuniger haben, dessen Pläne Physiker des Europäischen Forschungszentrums Cern soeben vorgestellt haben.

Das Projekt unter dem Namen FCC (für Future Circular Collider) sieht einen Ringbeschleuniger vor, der 500 Meter unter der Erde den Genfer See und den östlichen Teil der Stadt Genf untertunneln soll. Der aktuelle, immerhin 27 Kilometer umfassende Beschleunigertunnel des Large Hadron Collider (LHC) am Cern verläuft rund 100 Meter tief unter der Erde zwischen dem Genfer Flughafen und dem Fuss des Jura-Massivs.

«Der FCC ist eine von mehreren Optionen für die langfristige Zukunftsplanung der Teilchenphysik», sagt Siegfried Bethke, der als einer der Direktoren des Münchner Max-Planck-Instituts für Physik am Cern forscht. Er sieht den FCC als «eine der führenden Zukunftsoptionen für die Hochenergie-Teilchenphysik».

Der LHC konnte nicht alle Erwartungen erfüllen

Auf dem Weg dahin sollte es nach Ansicht Bethkes und anderer Teilchenphysiker allerdings Zwischenschritte geben. So könnte man im bereits existierenden Tunnel des LHC zunächst einen verstärkten Protonen-Beschleuniger bauen. Ausserdem wünschen sich Teilchenphysiker einen weiteren Beschleuniger-Typ, der anders als der LHC nicht Protonen kollidieren lässt, sondern Elektronen und Positronen. Beide Beschleunigervarianten haben unterschiedliche Stärken bei der Suche nach den fundamentalen Kräften und Bausteinen des Universums.

Angesichts der derzeit (vermutlich optimistisch) geschätzten Baukosten von 20 Milliarden Euro für den FCC werden Teilchenphysiker in den kommenden Jahren und Jahrzehnten jedoch zunehmend Überzeugungsarbeit leisten müssen, um Politiker und Steuerzahler von solchen Grossforschungsanlagen zu überzeugen. Die überschaubaren physikalischen Erkenntnisse, die mit dem LHC gewonnen wurden, sind dabei wenig hilfreich. Zwar wurde das berühmt gewordene «Higgs-Boson» entdeckt, welches allen Bausteinen der bekannten Materie ihre Masse verleiht.

Doch die Hoffnung, in ein ganz neues mikrokosmisches Universum vorzustossen, auf eine bisher nur theoretisch vorhergesagte Partikelwelt sogenannter «supersymmetrischer» Teilchen, hat sich nicht erfüllt. In dieser Hinsicht hat die bisherige Teilchenkanone des Cern wenig neue Einblicke geliefert. Kritiker äussern bereits Zweifel an den heute gängigen theoretischen Modellen der Grundlagenphysik. Das dürfte einer der Gründe sein, warum China den erwogenen Bau eines Riesenbeschleunigers wie den FCC vorerst auf Eis gelegt hat. Auch Japan hat im vergangenen Jahr das Konzept eines neuen Elektron-Positron-Beschleunigers abgespeckt.

Teilchenphysiker betonen unterdessen zurecht, dass wichtige Fragen auf dem Weg zu einem umfassenden Verständnis des Universums noch ungeklärt sind. Hierzu gehört die Natur der Dunklen Materie, von der es im Kosmos gewaltige Mengen geben muss. Zudem steht die Vereinigung der Gravitationstheorie mit der Quantenphysik noch auf der To-do-Liste der Physiker.

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