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Teilchenbeschleuniger der nächsten Generation planen

Bei der Konferenz Future Circular Collider (FCC) 2023 kommen wissenschaftlichen Fachleute zusammen, die an der Vision eines größeren und leistungsfähigeren Teilchenbeschleunigers arbeiten.

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Während die meisten von uns noch versuchen, das Prinzip des Large Hadron Collider (LHC) zu erfassen – des größten und leistungsstärksten Teilchenbeschleunigers der Welt, der sich in der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) befindet – plant die wissenschaftliche Gemeinschaft bereits dessen Nachfolger. Auf einer im Jahr 2023 stattfindenden und im Rahmen des EU-finanzierten Projekts FCCIS organisierten Konferenz kommen erneut Sachverständige aus der ganzen Welt zusammen, um ihre neuesten Forschungsergebnisse über den Teilchenbeschleuniger der Zukunft – den FCC – auszutauschen. Die 9. FCC Konferenz findet vom 5. bis 9. Juni 2023 im Millennium Conference Centre in London, Vereinigtes Königreich, statt. Laut einer auf der Website des FCCIS-Projektkoordinators CERN veröffentlichten Pressemitteilung wird die Veranstaltung „vielfältige Möglichkeiten zum Austausch von Ergebnissen, zum Aufbau neuer Kooperationen sowie zur Festigung der Vision eines kreisförmigen Teilchenbeschleunigers nach dem LHC bieten. Darüber hinaus wird die Veranstaltung eine wichtige Gelegenheit bieten, die Ergebnisse der anstehenden Halbzeitbewertung des FCC zu bewerten, die später in diesem Herbst stattfinden wird, die Beziehungen zwischen den mit dem FCC zusammenarbeitenden Instituten zu stärken und die Vorlagen für die Halbzeitbewertung an den CERN-Rat später in diesem Jahr zu optimieren.“

Der Teilchenbeschleuniger der Zukunft

Die moderne Hochenergiephysik benötigt Teilchenbeschleuniger, die in der Lage sind, die Energie- und Intensitätsgrenzen weit über das hinaus zu überschreiten, was heute möglich ist. Der geplante FCC würde weit über den 27 km langen Umfang des LHC hinausgehen und in einem unterirdischen, 91 km langen, ringförmigen Tunnel unter den französischen Departements Haute-Savoie und Ain sowie dem Schweizer Kanton Genf gebaut werden. Die Anlage wäre in der Lage, Kollisionsenergien von 100 Tera-Elektronenvolt (TeV) zu erreichen, was die Leistung des LHC von 14 TeV bei weitem übertrifft. Die CERN-Website enthält weitere Informationen zur Infrastruktur: „Der FCC-Tunnel würde zwei nacheinander geschaltete Teilchenbeschleuniger beherbergen. Im ersten Schritt soll Mitte der 2040er Jahre ein Elektron-Positron-Speicherring (FCC-ee) in Betrieb genommen werden, der noch nie dagewesene Präzisionsmessungen bereitstellen und möglicherweise den Weg zu einer Physik jenseits des Standardmodells weisen würde. Danach käme in einem zweiten Schritt ein Proton-Proton-Speicherring (FCC-hh), der Energien erreicht, die bis zu achtmal so hoch sind wie die des LHC, und der neues Forschungspotenzial bietet.“ Um den FCC umzusetzen, müssen die beteiligten Fachleute eine Reihe von Bedingungen berücksichtigen: „Der Tunnel muss geologisch komplexe Gebiete meiden, er muss die Effizienz künftiger Teilchenbeschleuniger maximieren, er muss an den LHC angeschlossen werden können, und bei der Wahl der Standorte an der Oberfläche müssen soziale und ökologische Auflagen berücksichtigt werden. Aus diesem Grund werden verschiedene Varianten der Anordnung geprüft, die den Grundsätzen Vermeiden, Verringern, Ausgleichen folgen, um eine für künftige Generationen nachhaltige Gestaltung zu gewährleisten.“ Die FCC-Week 2023 wird eine Reihe von Aspekten der Machbarkeitsstudie für den Hadronenbeschleuniger der nächsten Generation behandeln. Dazu gehören Physik, Experimente, Maschinendesign, Technologien, Infrastrukturen und Bauwesen. Die Beteiligung der Industrie ist ausdrücklich erwünscht, da die technologischen Herausforderungen, die sich durch die neue Forschungsinfrastruktur ergeben, Möglichkeiten für gemeinsame Innovationen bieten. Die Anmeldung für die FCC Week 2023 ist ab sofort möglich. Die Ergebnisse der FCC-Machbarkeitsstudie werden in die nächste Aktualisierung der Europäische Strategie für Teilchenphysik im Jahr 2026/2027 einfließen und auch über den Bereich der Teilchenphysik hinaus gesellschaftliche Vorteile bringen. Das Projekt FCCIS (Future Circular Collider Innovation Study) endet im November 2024. Weitere Informationen: FCCIS-Projektwebsite

Schlüsselbegriffe

FCCIS, CERN, Teilchenbeschleuniger, Teilchenphysik, Teilchenbeschleuniger, Future Circular Collider, Large Hadron Collider

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