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Neuer Teilchenbeschleuniger : Mehr als Vorhersage

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Künstlerische Darstellung eines Kollisionsereignisses im geplanten Future Circular Collider. Bild: CERN

Wer den LHC, den derzeit größten Teilchenbeschleuniger, für eine Enttäuschung hält, weil Erwartetes nicht gefunden wurde, besitzt ein veraltetes Bild der wissenschaftlichen Methode. Eine philosophische Perspektive (English version available).

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          Am Cern, der europäischen Organisation für Kernforschung, wurde kürzlich ein neues Projekt vorgeschlagen: der Bau eines neuen Teilchenbeschleunigers namens Future Circular Collider (FCC), der die am Large Hadron Collider (LHC) geleistete Arbeit fortsetzen und erweitern soll. Am LHC werden gegenwärtig mehrere große internationale Experimente durchgeführt, darunter Atlas und CMS, die in den vergangenen Jahren die Ergebnisse von Protonenkollisionen erforscht haben, zunächst bei Energien bis 8 und in der zweiten Phase bis 13 Tera-Elektronenvolt (TeV).

          Der neue FCC soll die Energie der Kollisionen auf 100 TeV erhöhen. Mit solch einem stärkeren Teilchenbeschleuniger wird man Energiebereiche erforschen können, die außerhalb der Möglichkeiten des LHC liegen. Außerdem soll damit ein breiteres Spektrum an Kollisionen untersucht werden – nicht nur zwischen Protonen (wie mit dem LHC) oder zwischen Elektronen und Positronen (wie mit dem alten Large Elektron-Positron Collider – LEP), sondern auch solche zwischen Protonen und Elektronen. Der FCC ist ein internationales Gemeinschaftsprojekt von 150 Universitäten und Partnern aus der Industrie, und im Augenblick wird erwogen, ihn in die „European Strategy for Particle Physics“ aufzunehmen.

          Luftbild, auf dem der bestehende Ring des LHC (grau) zusammen mit dem geplanten 100 Kilometer langen Tunnel des geplanten FCC (grün) eingezeichnet sind.

          In einer Zeit, da der Klimawandel gefährliche Dringlichkeit erlangt und unsere Gesellschaft sich mit zahlreichen weiteren Herausforderungen  – unter vielen anderen auch die Suche nach Therapiemöglichkeiten für Krebs und Alzheimer – konfrontiert sieht, mag die Idee des Baus eines noch größeren Teilchenbeschleunigers am Cern bestenfalls als Schönwetterdenken, schlimmstenfalls aber als nutzlos erscheinen. Dass man Geld[1]  für die vom FCC versprochene Suche nach einer neuen Physik jenseits des Standardmodells ausgeben sollte, gehört für die breitere Öffentlichkeit nicht gerade zu den höchsten Prioritäten. Dennoch behaupte ich, wir sollten die gewaltige internationale wissenschaftliche Anstrengung, die hinter dem FCC steckt, ernst (und zwar sehr ernst) nehmen. Im Folgenden werde ich drei Gründe dafür anführen.

          Der gesellschaftliche Nutzen von Grundlagenforschung

          Der erste – und profanste – Grund betrifft den breiten langfristigen Nutzen, den die Entwicklung einer ganzen Reihe mit solch einem Projekt verbundener Technologien für die Gesellschaft abwirft. Nicht nur, dass einst das World Wide Web von dem britischen Wissenschaftler Tim Berners-Lee am Cern entwickelt wurde. Auch der allererste Scan mit einem Positronen-Emissions-Tomograph, den man heute routinemäßig unter anderem zur Krebsdiagnose einsetzt, fand 1977 am Cern statt, wobei Technolgien genutzt wurden, die ursprünglich für die Teilchenphysik geschaffen wurden. Noch immer ist das Cern aktiv an der Erforschung neuer Krebstherapien wie der Protonenstrahltherapie beteiligt. In einem noch allgemeineren Kontext, spielt das Cern auch eine zentrale Rolle in der Ausbildung: 70 Prozent der Cern-Doktoranden bleiben nicht dort, sondern wenden ihr Wissen und ihre Fähigkeiten in verschiedensten technologischen und statistischen Bereichen der Gesellschaft an. Doch lassen wir solche praktischen Gründe für Investitionen in Teilchenbeschleuniger einmal beiseite und wenden uns einigen eher philosophischen und methodologischen Überlegungen zu.

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