17 Milliarden Dollar teuer: CERN plant XXL-Teilchenbeschleuniger
Im Untergrund der Grenzregion bei Genf soll mit dem Future Circular Collider die mit Abstand größte Forschungsanlage für die Atomphysik gebaut und das Rätsel der dunklen Materie gelüftet werden.
Die Strahlrohrleitung, das "Herz" des Detektors, wird innerhalb des CMS-Detektors installiert.
Foto: CERN
Der Large Hadron Collider (LHC), ein Teilchenbeschleuniger im Untergrund des schweizerisch-französischen Grenzgebiets bei Genf, ist die weltweit leistungsstärkste Anlage dieser Art. Sie hat der Physik tiefe Einblicke in die Geheimnisse der komplexen Teilchenwelt ermöglicht, aus denen die Welt aufgebaut ist. Und auch kleine Rätsel im Zusammenhang mit dunkler Materie, Antimaterie und dunkler Energie gelöst.
Ziel sind Kollisionen von Atombauteilenpl
Aber noch sind zahlreiche Fragen ungelöst. Diese wollen Physiker aus fast der ganzen Welt mit FFC beantworten, mit dem Future Circular Collider. Er wird ebenfalls im schweizerisch-französischen Untergrund gebaut, ist mit einer Länge von 90,7 Kilometern mehr als dreimal so lang wie der existierende LHC. Der ringförmige Tunnel in einer Tiefe von rund 100 Metern, der die Technik zur Beschleunigung von Atomkernbauteilchen beherbergen wird, hat einen Durchmesser von 5,5 Metern. Die Teilchen – im Endausbau sind es Protonen, also die Atomkerne des Wasserstoffs, anfangs die viel kleineren Elektronen und Positronen – rasen in zwei Röhren gegenläufig im Kreis herum. Mächtige Magnete mit Spulen aus supraleitendem Material halten sie auf Kurs und beschleunigen sie auf nahezu Lichtgeschwindigkeit (299.792,45 Kilometer pro Sekunde). Wenn der Beschleunigungsprozess abgeschlossen ist werden zusätzliche Magnete eingeschaltet, die die Teilchenströme ablenken, sodass sie miteinander kollidieren.
Die erste Baustufe kostet 17 Milliarden Dollar
Bei diesen Kollisionen zerfallen die Atombauteile in noch kleinere Bausteine. Diese werden in Detektoren erfasst, die nahezu unvorstellbar groß sind. Schon die, die im LHC stecken, erreichen die Dimension von Hochhäusern. Es wird acht Experimentierstationen geben, die so hoch sind, dass sie die Erdoberfläche durchbrechen.
Der LHC, der 5,6 Milliarden US-Dollar kostete und 2010 seinen Betrieb aufnahm, wird voraussichtlich bis etwa 2040 ausgelastet sein. Etwa zu diesem Zeitpunkt soll die erste Ausbaustufe des FFC fertig sein. Bis dahin laufen Kosten von 17 Milliarden Dollar auf – nach heutigen Preisen.
Siebenmal höhere Kollisionsenergie
Die Kollisionsenergie im FFC wird 100 Billionen Elektronenvolt erreichen und damit den LHC mit 14 Billionen Elektronenvolt – das ist heute Weltrekord – weit übertreffen. Diese Energieexplosion soll die aufeinanderprallenden Teilchen noch gründlicher auseinandernehmen als es im LHC möglich ist. „Unser Ziel ist es, die Eigenschaften der Materie im kleinsten Maßstab und bei höchster Energie zu untersuchen“, sagte CERN-Generaldirektorin Fabiola Gianotti bei der Vorstellung eines Zwischenberichts in Genf, in dem erste Details des neuen Beschleunigers festgelegt worden sind. Sie erwartet „einen großen Sprung in der Erforschung der Materie“.
Der größte Teil des Universums ist unsichtbar
Nicht zuletzt soll auch das Geheimnis der „dunklen Materie“ geklärt werden, was mit dem LHC nicht gelungen ist. Diese ist nicht sichtbar, beweist ihre Existenz aber mit einer Gravitationskraft, die alles verschluckt, was in ihre Nähe kommt. Die meisten Astronomen nehmen an, dass dunkle Materie 85 Prozent der gesamten Masse im Universum ausmacht. Ihre Existenz würde die scheinbar zusätzliche Schwerkraft erklären, die um Galaxien und in riesigen Galaxienhaufen nachweisbar ist.
Kritik an den hohen Kosten
Die Kosten für den FFC werden die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union, Israel, Großbritannien und Norwegen tragen. Bis 2025 soll eine Machbarkeitsstudie vorliegen. Die Entscheidung, ob der Beschleuniger tatsächlich gebaut ist, wird für 2028 erwartet. Es gibt auch Kritik an den Plänen. So fragte David King, früherer wissenschaftlicher Chefberater der britischen Regierung, in einer Sendung des britischen Rundfunks BBC, ob es nicht klüger wäre, die Mittel in die Gestaltung einer angesichts des Klimanotstands „beherrschbaren Zukunft“ zu stecken.
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