Mark Thomson, Professor für experimentelle Teilchenphysik in Cambridge, wurde zum nächsten Generaldirektor von CERN, der europäischen Kernforschungsorganisation, ernannt. Seine Amtszeit beginnt am 1. Januar mit einem scheinbar kontraintuitiven ersten Schritt: der Abschaltung des Large Hadron Collider (LHC), dem größten und leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt. Diese Abschaltung ist jedoch kein Rückschlag, sondern ein sorgfältig geplanter Schritt hin zu einer substanziellen Modernisierung, die die Zukunft der Hochenergiephysik neu definieren wird.
Das Erbe des LHC und das kommende Hi-Lumi-Upgrade
Der LHC hat sich seinen Platz in der Geschichte durch die Bestätigung der Existenz des Higgs-Bosons verdient, eines Elementarteilchens, das erklärt, wie Materie Masse annimmt. Trotz dieses Triumphs stehen der Maschine noch erhebliche Verbesserungen bevor. Ab Juni wird der LHC umfassend abgeschaltet, um Platz für den High-Luminosity LHC (Hi-Lumi LHC) zu machen, ein Upgrade, das die Rate von Teilchenkollisionen drastisch erhöhen soll.
Der Hi-Lumi LHC wird stärkere supraleitende Magnete verwenden, um Protonenstrahlen zu komprimieren, wodurch sich die Anzahl der Kollisionen verzehnfacht. Das bedeutet mehr Daten, schärfere Messungen und eine höhere Chance, neue, exotische Partikel zu entdecken. Beim Upgrade geht es nicht nur um reine Leistung; Die Detektoren selbst werden verstärkt, um subtile Signale zu erfassen, die unser Verständnis der Physik verändern könnten.
Jenseits der Abschaltung: Der zukünftige Circular Collider
Thomsons fünfjährige Amtszeit wird von der Vorbereitung auf den Hi-Lumi LHC dominiert sein, aber seine langfristige Herausforderung ist noch größer: die Planung der nächsten großen Investition von CERN. Der LHC soll etwa im Jahr 2041 das Ende seiner Betriebslebensdauer erreichen, und Wissenschaftler diskutieren bereits über seinen Nachfolger. Der führende Vorschlag ist der Future Circular Collider (FCC), ein ehrgeiziges Projekt, dessen Maßstab den LHC in den Schatten stellen würde.
Der FCC wäre mehr als dreimal so groß wie der derzeitige Beschleuniger und würde einen 91 km langen Tunnel erfordern, der bis zu 400 Meter unter der Erde gebohrt wird. Das Projekt ist in Phasen unterteilt, beginnend mit einem Elektron-Positron-Beschleuniger in den späten 2040er Jahren, gefolgt von einem Protonenbeschleuniger, der in den 2070er Jahren Teilchen mit der siebenfachen Energie des LHC zerschlagen kann. Allein die Anfangsphase wird schätzungsweise 14 Milliarden Pfund kosten.
Die größeren Fragen und der globale Wettbewerb
Die potenziellen Entdeckungen der FCC sind alles andere als garantiert. Das Projekt steht vor der Frage, ob es in der Lage ist, einige der drängendsten Rätsel der Physik zu lösen: die Natur der Dunklen Materie und Dunklen Energie, die Schwäche der Schwerkraft und das Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie im Universum.
Darüber hinaus ist CERN nicht der Einzige im Rennen um die Vorherrschaft in der Teilchenphysik. Die USA und China entwickeln ihre eigenen fortgeschrittenen Collider-Projekte und stellen damit Europas historische Führungsrolle auf diesem Gebiet in Frage. Um die Position des CERN zu behaupten, sind nicht nur technologische Innovationen, sondern auch die Sicherung internationaler Finanzierung und Zusammenarbeit erforderlich.
„Wir sind noch nicht an dem Punkt angelangt, an dem wir aufgehört haben, Entdeckungen zu machen, und das FCC ist der natürliche Fortschritt. Unser Ziel ist es, das Universum auf seiner grundlegendsten Ebene zu verstehen“, erklärte Thomson.
Die Zukunft der Teilchenphysik hängt von mutigen Investitionen und anhaltendem wissenschaftlichen Ehrgeiz ab. CERN bereitet sich unter der Leitung von Thomson auf eine neue Ära der Entdeckungen vor, auch wenn dies bedeutet, dass die leistungsstärkste Maschine der Welt vorübergehend zum Schweigen gebracht werden muss.
