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

Der vom CERN vorgeschlagene 17 Milliarden Dollar teure Teilchenbeschleuniger soll nach neuen Teilchen und physikalischen Kräften suchen und die Geheimnisse der Materie und der dunklen Energie entschlüsseln.

Die Größe des FCC im Vergleich zum LHC. Foto: CERN — Die Größe des FCC im Vergleich zum LHC. Foto: *CERN*

Forscher am CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) planen den Bau eines neuen, größeren Teilchenbeschleunigers. Der 17 Milliarden Dollar teure Future Circular Accelerator (FCC) soll 91 km lang werden und damit seinen Vorgänger, den Large Hadron Collider (LHC), der 27 km lang ist und 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 Hypothese, die die Funktionsweise der kleinsten Bausteine des Universums beschreibt. Indem sie Teilchen bei höheren Energien kollidieren lassen (100 Teraelektronenvolt im Vergleich zu 14 Teraelektronenvolt am LHC), erhofft sich das Forschungsteam, viele bisher unbekannte Teilchenarten 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.

„FCCs werden nicht nur ein großartiges Instrument sein, um unser Verständnis der fundamentalen Gesetze der Physik und der Natur zu verbessern“, sagte Fabiola Gianotti, Generaldirektorin des CERN. „Sie werden auch eine treibende Kraft für Innovationen sein, da wir fortschrittlichere Technologien benötigen, von der Kryowissenschaft über supraleitende Magnete, Vakuumtechnologie, Detektoren bis hin zur Instrumentenforschung – Technologien mit dem Potenzial, einen enormen Einfluss auf die Gesellschaft auszuüben und viele sozioökonomische Vorteile zu bringen.“

Teilchenbeschleuniger wie der LHC lassen Protonen mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit kollidieren und suchen nach seltenen Zerfallsprodukten, die Hinweise auf neue Teilchen oder Kräfte liefern könnten. Dies ermöglicht es Physikern, ihr Verständnis der fundamentalsten 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 derzeit umfassendste verfügbare Modell ist, weist es immer noch einige gravierende Mängel auf, die es daran hindern, den Ursprung der Gravitation, die Zusammensetzung der Dunklen Materie oder das Überwiegen von Materie gegenüber Antimaterie im Universum vollständig zu erklären.

Um diese Probleme zu lösen, würden Physiker am CERN eine siebenmal höhere Strahlenergie als die des FCC verwenden, um Teilchen auf höhere Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Obwohl dies ein vielversprechender Schritt ist, wurde dieser Detektor noch nicht gebaut. Der vom CERN vorgelegte Vorschlag ist Teil einer vorläufigen Machbarkeitsstudie, deren Fertigstellung für nächstes Jahr erwartet wird.

Sobald das Detektorprojekt abgeschlossen ist und Fortschritte erzielt werden, wird das CERN, eine Organisation, die von 18 Mitgliedstaaten der Europäischen Union sowie der Schweiz, Norwegen, Serbien, Israel und dem Vereinigten Königreich betrieben wird, zusätzliche Finanzmittel für das Projekt von anderen Ländern einwerben.

Die Mitgliedsländer werden sich 2028 treffen, um über die Genehmigung des Projekts zu entscheiden. Die erste Phase der Anlage, in der Elektronen mit ihren Antiteilchen, den Positronen, kollidieren, soll 2045 in Betrieb gehen. Schließlich wird die FCC in den 2070er Jahren damit beginnen, Protonen miteinander kollidieren zu lassen.

An Khang (laut Live Science )

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