Das CERN braucht Milliarden, um die Physik neu zu definieren

Warum überwiegt im Universum die Materie gegenüber der Antimaterie? Das CERN versucht, dies herauszufinden. Fabrice Coffrini / AFP

Die wissenschaftlichen Grundlagen des vom CERN geplanten Future Circular Collider (FCC) sind nicht umstritten. Das Geld dafür aber durchaus. In einer zunehmend fragmentierten Welt steht das Labor vor der grössten Herausforderung seiner Geschichte.

Das europäische Forschungslabor für Teilchenphysik CERN bei Genf schlägt ein neues Kapitel auf. Der Teilchenbeschleuniger der nächsten Generation (Future Circular Collider) wird von der wissenschaftlichen Gemeinschaft unterstützt, eine von 1500 Expert:innen durchgeführte Machbarkeitsstudie fiel positiv aus.

Die europäische Physikergemeinschaft hat den FCC offiziell als nächsten Mega-Beschleuniger empfohlen. Generaldirektor Mark Thomson ist zuversichtlich, dass der CERN-Rat bei seiner Sondersitzung im Mai in Budapest grünes Licht für das Projekt geben wird.

«Innerhalb der Teilchenphysik-Gemeinschaft herrscht ein absoluter und klarer Konsens darüber, dass der FCC der richtige Weg ist», sagt er.

Weniger klar ist hingegen, wie das Projekt finanziert werden soll.

Die erste Phase des FCC-Projekts ist mit Kosten von 15 Milliarden Schweizer Franken – umgerechnet rund 24 Milliarden US-Dollar – veranschlagt. Die Hälfte davon soll aus Beiträgen der Mitgliedstaaten stammen. Thomson hofft, dass die EU im Jahr 2027 3 Milliarden Euro bereitstellen wird.

Private Spender sagten im vergangenen Dezember 860 Millionen Euro zu. Doch damit fehlen dem CERN immer noch etwa 4 Milliarden Schweizer Franken. Die Organisation will diese Lücke durch weitere private Spenden und Beiträge von Nicht-Mitgliedstaaten schliessen.

Falls das CERN die Finanzierung sichern und das Projekt starten kann, wird es die Grundlage für neue wissenschaftliche Durchbrüche legen und eine neue Generation von Teilchenphysiker:innen nach Genf locken. Der derzeit ausgearbeitete Finanzierungsplan wirkt in einer Zeit schwieriger internationaler Beziehungen jedoch recht optimistisch.

Geopolitische Bruchlinien

Die internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit, die den Bau des LHC ermöglichte, entstand in den 1990er Jahren, einer anderen Ära. Deutschland, der grösste jährliche Beitragszahler des Labors, unterstützt den FCC grundsätzlich, hat sich aber gegen den vorgeschlagenen Finanzierungsmechanismus ausgesprochen und Einwände gegen die Verwendung des mehrjährigen EU-Haushalts erhoben.

Grossbritannien, ein weiteres langjähriges CERN-Mitglied und Thomsons Heimatland, hat vorgeschlagen, die Mittel für Teilchenphysikprogramme um 30% zu kürzen. Diese Kürzungen gefährden bestehende CERN-Kooperationen, darunter ein geplantes Experiment am modernisierten LHC.

In den USA hat die Regierung von Präsident Donald Trump wiederholt wissenschaftliche Programme gekürzt, und die Teilchenphysik scheint im Weissen Haus nicht dieselbe Priorität zu geniessen wie KI oder QuantentechnologieExterner Link. Obwohl die USA kein CERN-Mitgliedstaat sind, haben sie über die Jahre eine enge Partnerschaft mit dem Labor aufgebaut.

Mit 2000 Mitarbeiter:innen stellt das Land die grösste Gruppe am CERN. Die USA haben sich zudem finanziell an verschiedenen Experimenten beteiligt, beispielsweise durch den Zuschuss von rund 80 Millionen Schweizer Franken für die Entwicklung der neuen Magnete des modernisierten LHC. «Ich bin zuversichtlich, dass die Beziehung zwischen dem CERN und den USA fortbestehen wird», sagt Thomson.

Russland, das selbst während des Kalten Krieges ein Partner war, wurde nach dem Einmarsch in die Ukraine aus dem CERN ausgeschlossen. Thomson merkt an, Russlands wissenschaftliche, finanzielle und technische Beiträge seien «bedeutend» gewesen. Er vermag aber nicht zu sagen, ob und wann eine Wiedereingliederung erfolgen könnte.

Inmitten dieser Hürden gibt es jedoch auch eine gute Nachricht für das Labor. China hat seine Pläne für einen eigenen, konkurrierenden 100-km-Supercollider stillschweigend auf Eis gelegt und eine Entscheidung bis 2030 vertagt.

«Das ist eine Chance für uns», sagt Fabiola Gianotti, die bis Januar 2026 zehn Jahre lang als Generaldirektorin das CERN leitete. «Wäre dieses Projekt jetzt genehmigt worden, hätte es gute Chancen gehabt, früher als der FCC zu starten.» China hat stattdessen in der Zwischenzeit sein Interesse an einer Zusammenarbeit mit dem CERN im Rahmen des FCC-Projektes bekundet.

Widerstand aus dem nahen Umfeld

Abseits der europäischen Hauptstädte und Washingtons steht das CERN vor einer anderen Herausforderung: Sie geht von den Menschen aus, die über der neuen Anlage leben würden. Ein Netzwerk schweizerischer und französischer Vereine, geleitet von der Gruppe Noé21, führt eine anhaltende Kampagne. Es kritisiert den hohen Stromverbrauch des Projekts, die erwarteten acht Millionen Kubikmeter Aushubmaterial und den ihrer Ansicht nach unzureichend quantifizierten CO₂-Fussabdruck.

Mehr über den Teilchenbeschleuniger der neuen Generation lesen Sie in diesem Artikel:

«Ich verstehe die Bedürfnisse des CERN, aber das bedeutet nicht, dass wir etwas akzeptieren müssen, das Dutzende Milliarden kosten wird – niemand weiss, wie viel es kosten wird – und die Region auf Jahre hinaus vergiften wird», sagt Jean-Bernard Billeter, Vorstandsmitglied von Noé21.

Im Februar versammelten sich rund 100 Anwohner:innen in Presinge, einer Gemeinde östlich von Genf, in der einer der oberirdischen Standorte des FCC entstehen soll. Der lokale Künstler Claude Schaeppi Borgeaud schliesst nicht aus, den Fall vor den Europäischen Gerichtshof für Menschenrechte zu bringen. Christina Meissner, Mitglied des Genfer Kantonsparlaments, sagt: «Uns wurde eine Konsultation versprochen. Davon habe ich bisher nichts gesehen.»

Im Mai sollen vier Monate öffentlicher Debatten und Konsultationen zum FCC zwischen dem CERN und der Öffentlichkeit beginnen. Noé21 kritisierte in einer Pressemitteilung, dass «die ersten angekündigten Veranstaltungen eher einseitige Informationsveranstaltungen als Diskussionen zu sein scheinen».

Die Machbarkeitsstudie des CERN schlägt vor, das Aushubmaterial in der Landwirtschaft und im Hoch- und Tiefbau wiederzuverwenden und prognostiziert, dass technologische Fortschritte den Stromverbrauch auf dem Niveau des aktuellen LHC halten werden. Das Labor argumentiert, der Bau würde etwa ein Drittel der CO₂-Emissionen der Olympischen Spiele 2024 in Paris verursachen.

Für Billeter sind dies jedoch weiterhin nur Prognosen. Er verweist auf den US-amerikanischen Superconducting Super Collider – einen 87 km langen Beschleuniger, dessen Errichtung in Texas mitten im Bau aufgegeben wurde – als warnendes Beispiel.

Thomson räumt Argumentationslücken ein. «Wir müssen zeigen, dass wir diese Maschine auf umweltverträgliche Weise bauen können, unter Berücksichtigung der Bedenken der Bevölkerung», sagt er.

Plan B – und der Preis des Kompromisses

Für den Fall, dass die gesamten 15 Milliarden Schweizer Franken nicht aufgebracht werden können, hat das CERN einen Plan B. Ein verkleinerter FCC würde mit niedrigeren Maximalenergien betrieben und statt vier nur zwei Detektoren umfassen. Das würde die Kosten um etwa 15% – mehr als 2 Milliarden Schweizer Franken – senken.

«Das sind keine geringen Einsparungen, aber selbst der verkleinerte FCC ist den anderen Optionen wissenschaftlich immer noch überlegen», sagt Thomson.

Teilchenphysikerin Maria Spiropulu vom California Institute of Technology, die am CERN forscht, hält die Präsentation von Plan B für taktisch klug. «Das ist äusserst clever, denn es zeigt, dass wir es ernst meinen. Wenn man nur aus Kostengründen eine weitere Option vorschlägt, riskiert man, das Spielfeld von vorneherein zu verkleinern.»

Argumente für die Umsetzung

Der CERN-Rat wird seine formelle Bewertung in diesem Frühjahr beginnen und strebt eine endgültige Entscheidung bis 2028 an. Bei einer Genehmigung könnten die Aushubarbeiten um 2033 beginnen, sodass der Collider bis 2046 betriebsbereit wäre.

Laut Costas Fountas, dem Präsidenten des CERN-Rats, stehen mehr als einzelne Experimente auf dem Spiel. Es gehe um «die Führungsrolle in der Hochenergiephysik und um die besten 5% der Wissenschaftler, die bereit sind, überall hinzugehen, um jene Forschung zu betreiben, die sie betreiben wollen».

Wissenschaftler:innen verweisen daneben auf die sozialen und wirtschaftlichen Vorteile, die der FCC mit sich bringen könnte, und zwar weit über ein neues Verständnis der Ursprünge des Universums hinaus. Schliesslich wurde das World Wide Web einst am CERN erfunden.

«Wenn der FCC realisiert wird, sind wir auf dem besten Weg, die Zukunft dieses Labors für die nächsten 100 Jahre zu sichern», sagt Maurizio Pierini, Teilchenphysiker am CERN. Die Frage ist nun, ob der politische Wille mit dem wissenschaftlichen Anspruch mithalten kann.

Umrüstung des LHC – und was bereits auf dem Spiel steht

Während über die Zukunft des FCC noch diskutiert wird, steht die bestehende Anlage des CERN bereits vor einer Modernisierung. Am 30. Juni wird der Large Hadron Collider (LHC) für vier Jahre abgeschaltet und aufgerüstet. Der High Luminosity LHC soll dann etwa zehnmal so viele Kollisionen wie der ursprüngliche Beschleuniger erzeugen.

Die Modernisierung sorgt bereits für geopolitische Spannungen. Die von Grossbritannien vorgeschlagene Kürzung der Fördermittel für Teilchenphysik um 30% bedroht ein Experiment, das in der modernisierten Anlage geplant ist – ein Zeichen dafür, dass der politische Druck auf den FCC kein zukünftiges, sondern ein gegenwärtiges Problem darstellt.

Das HiLumi-Projekt war von Anfang an als Brücke gedacht: Es sollte das CERN an der Spitze der wissenschaftlichen Forschung halten, während die Argumente für den FCC ausgearbeitet wurden. Ob es zu einer Brücke in die Zukunft wird oder zum letzten Aufbäumen der aktuellen Ära der europäischen Teilchenphysik, hängt möglicherweise von den Entscheidungen ab, die in den nächsten zwei Jahren getroffen werden.

Editiert von Gabe Bullard und Veronica DeVore; Übertragung aus dem Englischen mit der Hilfe von KI: Petra Krimphove