CERN plant den größten Teilchenbeschleuniger der Welt

Das CERN will den größten jemals geplanten Teilchenbeschleuniger errichten. In Frankreich hat nun die Debatte über die Umsetzung dieses Vorhabens begonnen. Das gigantische Bauprojekt könnte helfen, grundlegende Fragen zu klären – insbesondere zur Dunklen Materie.

Am 2. Juni hat Frankreich offiziell die öffentliche Debatte über den Future Circular Collider (FCC) eröffnet, den die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) mit Sitz in Genf unter den Alpen bauen möchte. Eine solche Konsultation zu einem derart außergewöhnlichen Projekt ist selten.

Über mehrere Monate hinweg können Bürgerinnen und Bürger, gewählte Vertreterinnen und Vertreter sowie Fachleute zu dem Bauvorhaben Stellung nehmen. Betroffen wären die französischen Départements Ain und Haute-Savoie sowie der Schweizer Kanton Genf. Der Zeitplan ist eng: Die im Frühjahr 2025 veröffentlichten Ergebnisse der Machbarkeitsstudie haben die technische und geologische Umsetzbarkeit bereits bestätigt.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft muss ihre europäische Strategie für Teilchenphysik bis Mai 2026 aktualisieren. 2028 sollen die CERN-Mitgliedstaaten, darunter Frankreich und die Schweiz, entscheiden, ob das Projekt gebaut oder vollständig aufgegeben wird.

Öffentliche Debatte über den Future Circular Collider in Frankreich

Eine gigantische Anlage

Der FCC wäre ein ringförmiger unterirdischer Tunnel mit einem Umfang von 91 Kilometern. Damit wäre er dreimal so groß wie der LHC, der Large Hadron Collider, der derzeit leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Der Tunnel würde in 180 bis 400 Metern Tiefe durch die Molasse des Genfer Beckens führen und über acht Zugangspunkte an der Oberfläche erreichbar sein – sieben davon in Frankreich, einer in der Schweiz. Ein Abschnitt verliefe sogar unter dem Genfersee.

Zunächst würde der FCC Elektronen mit ihren Antiteilchen, den Positronen, kollidieren lassen, um das Higgs-Boson mit bislang unerreichter Präzision zu untersuchen. Dieses grundlegende Teilchen wurde 2012 mithilfe des LHC am CERN entdeckt und vervollständigte das Verständnis der Struktur der Materie. Später soll die Anlage zu einem Proton-Proton-Beschleuniger werden, der Kollisionsenergien von bis zu 100 Teraelektronenvolt erreicht. Das wären extrem hohe Energien, wie sie in der Geschichte der Physik bislang ohne Beispiel sind.

Die Kosten entsprächen der Größenordnung des Vorhabens: 15 Milliarden Schweizer Franken, verteilt über rund zwölf Jahre und vor allem finanziert durch die CERN-Mitgliedstaaten sowie internationale Partner. Wenn alles nach Plan läuft, könnte der FCC etwa 2045 den Betrieb aufnehmen.

Antworten auf fundamentale Fragen

Die Bedeutung des Projekts ist enorm. Der 2008 in Betrieb genommene LHC soll in den 2040er-Jahren abgeschaltet werden. Trotz seiner Erfolge bleiben wesentliche Fragen über die Natur des Universums unbeantwortet.

Was ist Dunkle Materie, jene unsichtbare Substanz, die dennoch einen beträchtlichen Anteil der Masse des Universums ausmachen soll? Weshalb besteht das Universum aus Materie, obwohl die Theorie dieselbe Menge Antimaterie vorhersagt? Ist das Standardmodell, also die Theorie zum Verhalten aller bekannten Teilchen, tatsächlich vollständig? Der FCC könnte zu jedem dieser Rätsel Hinweise liefern, indem er Materie in bisher unerforschten Größenordnungen und bei nie erreichten Energien untersucht.

Technologische Folgen der Teilchenphysik

Die möglichen Auswirkungen wären zudem nicht allein theoretischer Natur. Historisch gesehen hat die Grundlagenforschung in der Teilchenphysik konkrete und unerwartete Fortschritte hervorgebracht: Das World Wide Web entstand 1989 am CERN, ebenso wie medizinische Bildgebungsverfahren, die heute routinemäßig eingesetzt werden. Auch die Hadronentherapie, mit der bestimmte Krebserkrankungen mit chirurgischer Präzision behandelt werden können, ist ein weiteres Beispiel.

Die Technologien, deren Entwicklung der FCC erfordern würde, könnten damit Möglichkeiten eröffnen, die heute noch niemand absehen kann.