Teilchenphysik: Die nächste Generation der Linear-Beschleuniger

Milliarden-Projekt für Hamburg?

Der Desy-Chef plant mit einem internationalen Team ein Mammut-Projekt - um der Natur auf die Spur zu kommen. Neben Hamburg sind die USA und Japan im Rennen.

Von Angela Grosse

Foto: OTT

Noch wird in Genf am Cern, dem größten Forschungszentrum für Teilchenphysik, am schnellsten Ringbeschleuniger der Welt geschraubt. In dem 27 Kilometer langen Beschleuniger werden Teilchen fast mit Lichtgeschwindigkeit aufeinanderprallen und der Welt mehr darüber verraten, was Sekundenbruchteile nach dem Urknall geschah. Doch die Teilchenphysiker planen schon das nächste Mammutprojekt - den Internationalen Linear-Beschleuniger, ILC (International Linear Collider). Die Technologie dieses wissenschaftlichen Projektes wurde weitgehend beim Deutschen Elektronen-Synchrotron (Desy) in Bahrenfeld entwickelt. Ob diese Spitzentechnologie made in Germany auch in Deutschland gebaut werden wird, das steht noch in den Sternen.

In Peking trafen sich kürzlich die Direktoren aller Teilchenlabore und die Mitglieder der internationalen Entwicklungs- und Koordinierungskomitees. Jetzt liegen erstmals ein technischer Bericht und eine Kostenabschätzung für dieses ehrgeizige Projekt vor. Auf 5,52 Milliarden Euro beziffern die Planer die Kosten - eine gewaltige Summe. "Bei den jetzigen Angaben handelt es sich um eine vorläufige, aber verlässliche Kostenschätzung", sagt Prof. Albrecht Wagner. Der Desy-Chef ist Vorsitzender des International Committees for Future Accelerators (ICFA), in dessen Auftrag und unter dessen Aufsicht der Entwurf erstellt wurde. "Die Kosten des ILC sind vergleichbar mit denen für den LHC, den Large Hadron Colliders, in Genf, wenn man die Kosten für die am Cern bestehenden Anlagen mitrechnet." Das Bundesforschungsministerium zweifelt noch, ob man den ILC überhaupt braucht. Dabei ist - physikalisch betrachtet - längst klar, dass auf den LHC der ILC folgen muss. Im LHC werden die Atomkerne des Wasserstoffs, die Protonen, fast mit Lichtgeschwindigkeit aufeinanderprallen. Bei den Kollisionen werden Myriaden neuer Teilchen frei werden. Auf einige von ihnen warten die Physiker seit langem gespannt, sie hoffen, mit ihnen ungelöste Fragen zu erklären. Beispielsweise: Warum haben Elementarteilchen ein Gewicht? "Doch Protonenbeschleuniger wie der LHC sind immer nur Entdeckungsmaschinen, mit denen man erst einmal Neuland erkundet", sagt Wagner. Um das Neuland zu vermessen, braucht man Linearbeschleuniger. In ihm prallen Elektronen und ihre Antiteilchen mit Lichtgeschwindigkeit aufeinander. Diese Kollisionen erlauben neue Erkenntnisse über Charakter und Eigenschaften "all der Dinge, die wir hoffentlich mit dem LHC finden werden", sagt Wagner. "Die Ergebnisse des ILC werden die Resultate des LHC entscheidend ergänzen. Dies ist in Untersuchungen eindrucksvoll gezeigt worden. Daher wurde der ILC in unabhängigen Strategieplänen in Asien, Europa und den USA als ,absolut notwendig für den Fortschritt der Teilchenphysik' eingestuft."

Ein Fortschritt, der auch auf der Arbeit am Desy beruht. "Das wesentliche Element des ILC sind die zwei Linearbeschleuniger. Die Technologie, die bei diesen Beschleunigern verwendet wird, basiert auf supraleitenden Strukturen, die in den vergangenen 15 Jahren bei Desy in internationaler Zusammenarbeit entscheidend verbessert wurden: Im Rahmen des TESLA-Projekts wurde ihre Leistung, gemessen am Preis, um das 30-fache erhöht. Deshalb wurde 2004 in einer internationalen Begutachtung beschlossen, den ILC in dieser Technologie zu bauen", so Wagner. Desy hat auf diesem Gebiet große Erfahrung, da sowohl der FLASH-Laser als auch der XFEL diese Beschleunigungstechnologie bereits nutzen.

Hamburg wäre daher sicherlich ein attraktiver Standort für den ILC, "an dem man von dem Zusammenspiel von XFEL und ILC sehr profitieren könnte", erklärt Desy-Chef Wagner. Doch auch die USA oder Japan würden sich gern mit diesem Leuchtturm der Wissenschaft schmücken - am Ende entscheidet die Politik.