Die Maschine ist dreimal so groß wie der größte Teilchenbeschleuniger der Welt.

Der von CERN vorgeschlagene 17 Milliarden Dollar teure Teilchenbeschleuniger soll nach neuen Teilchen und physikalischen Kräften suchen und dunkle Materie und Energie entschlüsseln.

Größenvergleich des FCC mit dem LHC. Foto: CERN — Größenvergleich des FCC mit dem LHC. Foto: *CERN*

Forscher am CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) haben den Bau eines neuen, größeren Teilchenbeschleunigers vorgeschlagen. Der 17 Milliarden Dollar teure Future Circular Collider (FCC) wäre 91 Kilometer lang und würde seinen Vorgänger, den 27 Kilometer langen Large Hadron Collider (LHC), der sich ebenfalls am CERN bei Genf befindet, deutlich übertreffen, wie Live Science am 10. Februar berichtete.

Physiker wollen die größere Größe und Leistung des FCC nutzen, um die Grenzen des Standardmodells der Teilchenphysik zu erforschen – der derzeit besten Theorie, die beschreibt, wie die kleinsten Bausteine des Universums funktionieren. Durch die Kollision von Teilchen mit höheren Energien (100 Teraelektronenvolt im Vergleich zu 14 Teraelektronenvolt am LHC) hofft das Team, unbekannte Teilchen und Kräfte zu entdecken, herauszufinden, warum Materie schwerer als Antimaterie ist, und die Natur von Materie und Dunkler Energie zu erforschen – zwei unsichtbare Größen, die schätzungsweise 95 % des Universums ausmachen.

„Das FCC wird nicht nur ein fantastisches Instrument sein, um unser Verständnis der fundamentalen Gesetze der Physik und der Natur zu verbessern“, sagte Fabiola Gianotti, Generaldirektorin des CERN. „Es wird auch ein Innovationsmotor sein, denn wir benötigen fortschrittlichere Technologien – von der Kryotechnik über supraleitende Magnete und Vakuumtechnologie bis hin zu Detektoren und Instrumentenforschung – Technologien, die das Potenzial haben, einen enormen Einfluss auf die Gesellschaft auszuüben und viele sozioökonomische Vorteile zu bringen.“

Teilchenbeschleuniger wie der LHC lassen Protonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinanderprallen, um seltene Zerfallsprodukte aufzuspüren, die Hinweise auf neue Teilchen oder Kräfte liefern könnten. Dies hilft Physikern, ihr Verständnis der grundlegendsten Bausteine des Universums und ihrer Wechselwirkungen, wie sie im Standardmodell der Physik beschrieben werden, zu überprüfen.

Obwohl das Standardmodell der Physik es Wissenschaftlern ermöglicht hat, viele bemerkenswerte Vorhersagen zu treffen, wie beispielsweise die Existenz des Higgs-Bosons, das 2012 am LHC entdeckt wurde, sind Physiker noch immer nicht zufrieden und suchen ständig nach neuen physikalischen Modellen, die es übertreffen können. Obwohl es das umfassendste verfügbare Modell ist, weist es dennoch einige gravierende Mängel auf, die es daran hindern, vollständig zu erklären, woher die Gravitation kommt, woraus Dunkle Materie besteht oder warum es im Universum mehr Materie als Antimaterie gibt.

Um diese Probleme zu lösen, werden Physiker am CERN Strahlenergien nutzen, die siebenmal höher sind als die des FCC, um Teilchen auf höhere Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Obwohl dies ein vielversprechender Fortschritt ist, existiert der Detektor noch nicht. Der Vorschlag des CERN ist Teil einer vorläufigen Machbarkeitsstudie, die im nächsten Jahr abgeschlossen werden soll.

Sobald der Detektor fertiggestellt ist und die Pläne Fortschritte machen, wird das CERN, das von 18 Mitgliedstaaten der Europäischen Union sowie der Schweiz, Norwegen, Serbien, Israel und Großbritannien betrieben wird, weitere Finanzmittel für das Projekt von anderen Ländern einwerben.

Die Mitgliedstaaten werden sich 2028 treffen, um über die Genehmigung des Projekts zu entscheiden. Anschließend soll 2045 die erste Phase der Anlage in Betrieb gehen, in der Elektronen mit ihren Antiteilchen, den Positronen, kollidieren. In den 2070er Jahren wird die Protonenkollision schließlich beginnen.

An Khang (laut Live Science )

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