Future Circular Collider (FCC): Halbzeit bei der Machbarkeitsstudie zum neuen Teilchenbeschleuniger des CERN
Die Planungen zum neuen Future Circular Collider (FCC) nehmen an Fahrt auf. Eine Machbarkeitsstudie wurde nun vom CERN-Rat zwischengeprüft. Je nach Ausgang der Studie könnte der FCC in zwanzig Jahren seinen Betrieb aufnehmen.
Nach dem großen Erfolg des Large Hadron Colliders (LHC) plant das CERN in Genf ein Folgeprojekt, den sogenannten Future Circular Collider (FCC). Nach drei Jahren Arbeit an einer Machbarkeitsstudie, der FCC Innovation Study (FCCIS), wurde am 2. Februar die Zwischenüberprüfung durch den CERN-Rat abgeschlossen.
Das Projekt des LHC wird im Jahr 2040 zu Ende gehen. Mitte der 2040er könnte der neue Teilchenbeschleuniger seinen Betrieb aufnehmen.
Die Machbarkeitsstudie wurde 2021 ins Leben gerufen – als Reaktion auf die 2020 aktualisierte Europäische Strategie für Teilchenphysik. Die Arbeit an der FCCIS endet im November 2024. Für 2025 wird der Abschlussbericht erwartet. Je nachdem, zu welchen Ergebnissen die Studie kommt, wird im Jahr 2028 über das Gesamtprojekt und eine mögliche Umsetzung entschieden.
Durch Teilchenbeschleuniger ist es möglich, grundlegende Naturgesetze und die Bestandteile der Materie zu untersuchen. Einer der größten Erfolge des LHC etwa war die Entdeckung des Higgs-Bosons.
Im Gegensatz zum 27 Kilometer langen LHC soll nun der neue FCC einen rund 91 Kilometer langen Umfang haben. Gegenüber den 14 Tera-Elektronenvolt des LHC wird die Leistung des neuen Colliders 100 Tera-Elektronenvolt betragen.
Der Tunnel des FCC soll unter der Erde in einer Tiefe von 100 bis 400 Metern unter dem Genfer See auf französischem und schweizerischem Gebiet verlaufen. Laut Angaben des CERN soll der Tunnel zwei nacheinander geschaltete Teilchenbeschleuniger beherbergen. Zuerst soll Mitte der 2040er Jahre ein Elektron-Positron-Collider (FCC-ee) in Betrieb genommen werden. In einem zweiten Schritt würde ein Proton-Proton-Collider (FCC-hh) den Betrieb aufnehmen.
Zu den Rahmenbedingungen des Projekts gehört, dass der Tunnel nicht in geologisch komplexen Gebieten errichtet werden darf. Um maximale Effizienz zu erreichen, muss er an den LHC angeschlossen werden können. Bei der Standortwahl an der Oberfläche gibt es soziale und ökologische Aspekte, die beachtet werden müssen. Darum werden verschiedene Varianten der Anordnung geprüft, die ein Maximum an Nachhaltigkeit gewährleisten sollen.
Der Bau eines großen Teilchenbeschleunigers würde für die europäische Wissenschaft viele Vorteile bringen. Beispielsweise wäre die Nutzung der bestehenden CERN-Infrastruktur und Einbindung der beiden anderen CERN-Teilchenbeschleuniger – LHC samt Vorgänger – äußerst ressourcenschonend.
Zudem wäre der FCC Teil eines der modernsten Wissenschaftskomplexe der Welt und würde im Falle der Realisierung die bestehende Infrastruktur bis zum Ende des 21. Jahrhunderts erhalten. Gleichzeitig würde er dazu beitragen, unser Verständnis des Universums zu erweitern, und den wissenschaftlichen Diskurs bereichern.
Die bisherigen Leistungen der Machbarkeitsstudie liegen bei der genauen Platzierung des Rings, bei Umsetzung der Anlage, Bauwesen, technischer Infrastruktur und Finanzierung. Auch die Beschleuniger selbst, deren physikalische Möglichkeiten und Detektorkonzepte gehören dazu. Beschleuniger-, Detektor- und Physikstudien werden im Rahmen der weltweiten FCC-Zusammenarbeit fortgesetzt, die inzwischen 150 Institute in 30 Ländern umfasst.
Seit Oktober 2023 wurde die FCCIS durch Expertenausschüsse und die nachgeordneten Gremien des Rates überprüft, genauso durch den Ausschuss für Wissenschaftspolitik und den Finanzausschuss. Die Kommunikation gipfelte in der außerordentlichen Sitzung des Rates am 2. Februar.
Unabhängig von der Entscheidung, ob der neue Teilchenbeschleuniger umgesetzt wird oder nicht, werden die Ergebnisse der FCC-Machbarkeitsstudie in die nächste Aktualisierung der Europäische Strategie für Teilchenphysik in den Jahren 2026 und 2027 einfließen.