Future Circular Collider: Viel Geld für vage Pläne

Ohnehin soll der FCC in zwei Stufen gebaut werden, und das über mehrere Jahrzehnte. Zunächst soll in den 2040er-Jahren ein Elektron-Positron-Collider (FCC-ee) als „Higgs-Fabrik“ dienen und etwa 15 Jahre lang hochpräzise Messungen am Higgs-Teilchen durchführen. In einer zweiten Phase, ab den 2070er-Jahren, würde dann ein Protonen-Collider (FCC-hh) installiert, der Kollisionsenergien von 100 Teraelektronenvolt erreichen soll – mehr als siebenmal so viel wie der heutige LHC.

Weil es unsicher ist, ob alle finanziellen Zusagen so eintreffen, hat das CERN einen Plan B in der Schublade. Der abgespeckte FCC würde mit niedrigeren Energien betrieben und von vier auf zwei Detektoren abgespeckt. So ließen sich zwei Milliarden Schweizer Franken sparen. „Selbst der verkleinerte FCC ist den anderen Optionen wissenschaftlich immer noch überlegen“, verspricht Thomson.

Unberechenbare Partner

Ohne Mitgliedsstaaten von außerhalb Europas wird sich das Vorhaben kaum stemmen lassen. Einer der wichtigsten Partner ist weggebrochen: Russland, sogar im tiefsten Kalten Krieg ein zuverlässiger Mitstreiter, wurde nach dem Überfall auf die Ukraine ausgeschlossen. Ein schmerzhafter Verlust, denn das Land hatte wissenschaftlich, technisch und finanziell wichtige Beiträge geleistet.

Aus Peking kommen dagegen erfreulichere Signale. Der lange befürchtete chinesische Konkurrent – ein eigener Ringbeschleuniger von 100 Kilometern Umfang – ist vorerst vom Tisch, die Entscheidung darüber wurde auf 2030 verschoben. Stattdessen hat China signalisiert, beim FCC mitmachen zu wollen.

Auf Washington ist derzeit kein Verlass. Unter Präsident Trump wurde die Forschungsförderung mehrfach zusammengestrichen. Im Vergleich zu Künstlicher Intelligenz oder Quantentechnik rangiert die Teilchenphysik in der Gunst des Weißen Hauses weit hinten. Dabei sind die USA für das CERN alles andere als ein Randspieler: Zwar gehören sie dem Labor nicht als Mitglied an, doch mit rund 1.700 Wissenschaftlern stellen sie die größte nationale Gruppe vor Ort und haben über die Jahre immer wieder Geld in einzelne Experimente gesteckt.

Zum Bau des LHC steuerten die USA rund 531 Millionen Dollar bei, etwa 200 Millionen für Beschleunigerkomponenten, den Rest für die beiden großen Detektoren ATLAS und CMS. Auch beim aktuellen HiLumi-Umbau kommt zentrale Technik aus den USA: Amerikanische Labore bauen die neuartigen supraleitenden Fokussiermagnete aus Niob-Zinn. Doch beim FCC ist ein Engagement in ähnlicher Größenordnung bislang offen – weil die Teilchenphysik in Washington derzeit einen schweren Stand hat.

Neue Physik? Ungewiss!

Ungewohnt für CERN-Fans ist, dass es erstmals in der Geschichte Zweifel an der wissenschaftlichen Sinnhaftigkeit des Experiments gibt. Frühere Beschleuniger wie der Large Electron-Positron Collider (LEP) ab den späten 1980er-Jahren und aktuell der Large Hadron Collider (LHC) haben immer etwas gefunden, einen ganzen Zoo neuer Teilchen, die heute das Standardmodell bevölkern.

Doch seit der Jahrtausendwende wurden die Erfolgsmeldungen dünner. Das Higgs-Teilchen, das 2012 am LHC nachgewiesen wurde, war der letzte Meilenstein. Peter Higgs hatte es schon 1964 vorhergesagt. Seitdem sind alle vom Standardmodell der Teilchenphysik geforderten Elementarteilchen experimentell nachgewiesen. Und es ist völlig ungewiss, ob man mit extrem teuren Investitionen und siebenfach höherer Energie etwa Hinweise auf neue, unbekannte Teilchen finden könnte. Das würde bedeuten, dass es eine Physik jenseits des Standardmodells gibt, und könnte vielleicht erklären, was es mit der Dunklen Materie im Kosmos zu tun hat. Diese ist bislang völlig unverstanden. Es ist allerdings völlig ungewiss, ob ein riesiger Teilchenbeschleuniger wie der FCC auch nur ein kleines bisschen Licht auf die Dunkle Materie werfen kann – eine offene Wette mit sehr hohem Einsatz.

Im März 2026 wurde die Entdeckung eines neuen protonenähnlichen Teilchens mit ungewöhnlichen Bestandteilen gehypt. Trotz seiner Seltenheit ist dieses Teilchen allerdings vollständig vom Standardmodell abgedeckt. Ist es ein Zufall, dass das nur wenige Wochen vor der Sitzung des CERN-Rats zum FCC bekannt gegeben wurde?

Das erste neuartige Strahlabschirmrohr für den HiLumi-LHC wird in eine Magnetbaugruppe eingesetzt. · Foto: © Florence Elizabeth Thompson / CERN

Wirklich „neue Physik“ wie supersymmetrische Partikel oder Hinweise auf Dunkle Materie, die schon mit dem LHC versprochen wurde, ist bisher Fehlanzeige. Und dass am CERN Anfang der 1990er-Jahre das World Wide Web erfunden wurde, taugt heute nur noch als Anekdote, aber nicht als Argument für milliardenschwere Investitionen.

Die Teilchenphysikerin Fabiola Gianotti hält dagegen. In einem Nature-Beitrag vom Februar 2024 gab die ehemalige Generaldirektorin des CERN zwar zu, dass es derzeit an theoretischen Wegweisern fehle, sie verwies aber darauf, dass neue Instrumente die Forschung stets voranbrächten und es erlaubten, der Natur die richtigen Fragen zu stellen. Es könnte also sein, dass der FCC neue Forschungsfragen aufwirft und sogar beantwortet. Oder auch nicht. Klingt nach dem Prinzip Hoffnung.

Was, wenn der FCC wissenschaftlich hinter den Erwartungen zurückbleibt? Auch dafür hat Costas Fountas, Präsident des CERN-Rats, Argumente im Ärmel. Es stehe mehr auf dem Spiel als die Zukunft der Physik. „Es geht um die Führungsrolle in der Hochenergiephysik und um die besten fünf Prozent der Wissenschaftler, die bereit sind, überall hinzugehen, um diese Forschung zu betreiben.“

Die FCC-Machbarkeitsstudie hebt außerdem die technologischen Entwicklungen hervor, die vom Projekt ausgehen würden: Teilchenbeschleuniger könnten als Pilotprojekte für die Markteinführung neuer Technologien dienen, etwa von Hochtemperatur-Supraleitern – wie schon bei früheren Beschleunigern.

Die Brücke: Der High-Luminosity LHC

Am 30. Juni 2026 ging der Large Hadron Collider für vier Jahre in die Betriebspause und wird nun zum High-Luminosity LHC (HiLumi LHC) umgebaut. Der Umbau kostet über eine Milliarde Euro. Der erneuerte Beschleuniger soll dann insgesamt zehnmal so viele Daten liefern wie der bisherige LHC. Der Trick: Man bündelt die beiden gegenläufigen Teilchenstrahlen am Kollisionspunkt enger, damit häufiger je zwei Teilchen aufeinandertreffen. Das verlangt stärkere Magnetfelder, also den Tausch zahlreicher supraleitender Magnete, und einen Ausbau der Kühlung, die diese Magnete auf knapp minus 270 Grad Celsius herunterkühlt.

Nach einer ausführlichen Testphase soll die neue Version des Beschleunigers frühestens 2029 mit den Experimenten beginnen und bis etwa 2040 laufen. Das HiLumi-Projekt war von Anfang an als Brücke gedacht: Es soll das CERN an der Spitze der wissenschaftlichen Forschung halten, während die Vorarbeiten für den FCC laufen.

Doch selbst dieses Projekt ist bereits von geopolitischen Spannungen betroffen. Wegen einer geplanten Kürzung der britischen Fördermittel für Teilchenphysik um 30 Prozent strich die Förderorganisation STFC Ende 2025 ihren Beitrag zum Upgrade des LHCb-Experiments. Ohne die britische Beteiligung müsste dieser Detektor, der die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie erforscht, seinen Betrieb voraussichtlich schon 2033 einstellen – und könnte die teuer erkaufte HiLumi-Phase gar nicht mehr nutzen. Denn ab 2033 soll der HiLumi-LHC mit voller Kraft laufen.

Ganze Physiker-Generation betroffen

Der CERN-Rat strebt eine endgültige Entscheidung für den FCC bis 2028 an. Bei einer Genehmigung könnten die Aushubarbeiten um 2033 beginnen, sodass der Future Circular Collider bis 2046 betriebsbereit wäre – kurz nachdem der High-Luminosity LHC das Ende seiner Laufzeit erreicht. Diese Kontinuität wäre auch deshalb entscheidend, um das hoch spezialisierte Personal an den Standort zu binden.

In den nächsten zwei Jahren entscheidet sich also, ob der FCC die Hochenergiephysik in die Zukunft führt oder ob die lange Ära der europäischen Teilchenphysik nun von einer chinesischen Führungsrolle abgelöst wird. Dem CERN war schließlich etwas geglückt, das in vielen Bereichen der Wissenschaft und Technologie sonst in umgekehrter Richtung läuft: Die jahrzehntelange dominierende Stellung der USA in der Teilchenphysik zu brechen und selbst zur weltweit führenden Anlaufstelle für hochtalentierte Wissenschaftler zu werden. Die Entscheidung hat Auswirkungen auf eine ganze Generation von jungen Physikern, die gerade an den Unis studieren. Falls das CERN die Finanzierung sichern und das Projekt starten könne, werde es eine neue Generation von Teilchenphysikern nach Genf locken, verspricht Thomson.

Diejenigen, die heute die Entscheidungen bezüglich des FCC treffen, werden die Fertigstellung des gesamten Projekts wahrscheinlich nicht mehr in aktiver Rolle miterleben. Marumi Kado vom Max-Planck-Institut für Physik betont: „Deshalb werden viele junge Wissenschaftler bewusst schon in einem frühen Stadium in die Planung einbezogen.“ ■