Solche Bahnen könnten Teile vor dem Aufprall im Future Circular Collider nehmen. - © freeimageslive/cern
Solche Bahnen könnten Teile vor dem Aufprall im Future Circular Collider nehmen. - © freeimageslive/cern

Wien. Der weltgrößte Ring soll es werden: Ein 100 Kilometer langer Teilchenbeschleuniger der Superlative könnte in 100 Meter Tiefe unter Schweizer und französischer Erde rund um den Genfer See gebaut werden. Wissenschafter des Kernforschungszentrums Cern in Genf prüfen die Machbarkeit. Ein Konzept für den "Future Circular Collider" soll bis Ende des Jahres stehen. Wenn sich die Mitgliedsstaaten für den Bau des "Kreisbeschleuniger der Zukunft" (FCC) entscheiden, soll er den derzeitigen Large Hadron Collider ablösen. Die Hoffnung sind neue Erkenntnisse, welche Physik die Welt zusammenhält.

Zum Hintergrund: Der Urknall ist die Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer enormen Materie- und Energiedichte. Bei dieser ersten Explosion vor 13,8 Milliarden Jahren wurde eine nahezu unendliche Dichte letztlich zum heutigen Zustand. Um verstehen zu können, was im jungen Universum passierte, versuchen Physiker, in Teilchenbeschleunigern die Bedingungen von damals nachzustellen. Mit extrem hohen Energien schicken sie Teilchen in entgegengesetzte Richtungen los und lassen sie zusammenprallen. Aus den Zerfallsprodukten können sie lesen, was damals passierte.

Wenn Teilchen im Kreis rasen

Laut dem Standardmodell der Kosmologie bestand das frühe Universum aus Elementarteilchen und ihren Wechselwirkungen. Im Large Hadron Collider (LHC) in Genf, dem derzeit größten Beschleuniger, konnten die Physiker diese Theorie bestätigen. Das Problem ist nur, dass das Standardmodell nicht alles erklärt. Etwa bietet es keine Ansätze, warum es im Universum offenbar mehr Materie gibt als wir sehen. Die Dunkle Materie offenbart sich einzig über ihre Anziehungskraft, woraus errechnet wurde, dass sie ein Viertel des Alls ausmachen muss. Sichtbare Planeten, Galaxien und Sterne betragen nur fünf Prozent der kosmischen Masse. Ungeklärt ist auch die mysteriöse Dunkle Energie. Über sie weiß man nur, dass sie das Universum auseinandertreibt.

Physiker sind der Ansicht, dass sie diesen kosmischen Rätseln mit präziseren Messungen auf die Spur zu kommen können. Am Cern wird daher sowohl der bestehende LHC aufgerüstet, als auch nach einer neuen Beschleuniger-Generation gesucht - und zwar in gigantischen Dimensionen.

Mit dem am 15. Juni gestarteten HiLumi LHC-Projekt ("High Luminosity"; hohe Leistungsfähigkeit) wird die größte Forschungsanlage der Welt "frisiert" und auf neue Höchstleistungen getrimmt. An den 27 Kilometer langen ringförmigen Tunnel unter dem schweizerisch-französischen Grenzgebiet werden neue Tunnelstücke angebaut. Dazu kommen weitere Ausbauprojekte, die Gesamtinvestitionen betragen fast eine Milliarde Euro.