Mark Thomson, Professor für experimentelle Teilchenphysik an der Universität Cambridge, hat eine der begehrtesten Rollen in der globalen Wissenschaft übernommen. Doch aus einer bestimmten Perspektive betrachtet, kann man sich kaum dem Gedanken entziehen, dass er ein persönliches Opfer für das größere Wohl gebracht hat.
Am 1. Januar wird Thomson Generaldirektor des CERN, des nobelpreisgekrönten Kernphysiklabors bei Genf. Hier, tief unter der Erde, erschafft der Large Hadron Collider (LHC) – das größte jemals gebaute wissenschaftliche Instrument – Bedingungen wie in den ersten Momenten nach dem Urknall.
Der LHC sicherte sich seinen Platz in der Geschichte durch die Entdeckung des schwer fassbaren Higgs-Bosons, dessen zugehöriges Feld wie ein kosmischer Klebstoff wirkt, der Teilchen Masse verleiht. Eine von Thomsons ersten Aufgaben wird jedoch sein, den Beschleuniger für umfangreiche Ingenieursarbeiten abzuschalten. Er wird erst wieder hochgefahren, wenn seine Amtszeit fast vorbei ist.
In seinem Büro im Cavendish-Labor, vorbei an einem Modell der DNA-Doppelhelix, die vor über 70 Jahren in Cambridge entdeckt wurde, ist Thomson alles andere als bestürzt über die Abschaltung. Tatsächlich freut er sich auf die nächsten fünf Jahre.
"Die Maschine arbeitet hervorragend, und wir sammeln riesige Datenmengen", sagt er. "In dieser Zeit wird es genug zu analysieren geben. Die physikalischen Ergebnisse werden weiterhin eintreffen."
Thomsons Hintergrund ist nicht traditionell akademisch: Er besuchte eine Gesamtschule in Worthing, West Sussex, und entwickelte erst in seiner frühen Jugend nach der Lektüre eines populärwissenschaftlichen Buches über CERN Interesse an Physik. "Das hat im Grunde meine Richtung vorgegeben", erinnert er sich. "Ich wollte verstehen, wie das Universum funktioniert." Er war der erste in seiner Familie, der studierte – Physik in Oxford.
Der LHC beschleunigt Protonen – die Kerne von Wasserstoffatomen – auf nahezu Lichtgeschwindigkeit in einem 27 Kilometer langen Ring unter der französisch-schweizerischen Landschaft. An vier Punkten des Rings werden Protonen, die in entgegengesetzte Richtungen fliegen, zur Kollision gebracht. Die Energie dieser Zusammenstöße erzeugt einen Schauer neuer Teilchen, die von den Detektoren des LHC aufgezeichnet werden. Gemäß Einsteins berühmter Gleichung E=mc² erzeugt mehr Energie massereichere Teilchen.
Ab Juni ebnet die Abschaltung den Weg für den High-Luminosity LHC, ein großes Upgrade mit leistungsstarken neuen supraleitenden Magneten, die die Protonenstrahlen fokussieren und damit heller machen. Dies wird die Anzahl der Kollisionen verzehnfachen. Auch die Detektoren werden verbessert, um die subtilen Hinweise auf neue Physik besser einzufangen. "Es ist ein unglaublich spannendes Projekt", sagt Thomson. "Es ist interessanter, als die Maschine einfach wie gewohnt laufen zu lassen."
Bei Erfolg wird das Upgrade präzisere Messungen von Teilchen und ihren Wechselwirkungen ermöglichen und möglicherweise Schwachstellen in aktuellen Theorien aufdecken, die zu neuen Entdeckungen führen könnten. Ein anhaltendes Rätsel ist das Higgs-Boson selbst. Während Elementarteilchen ihre Masse vom Higgs-Feld erhalten, bleibt unklar, warum ihre Massen unterschiedlich sind. Selbst wie Higgs-Bosonen miteinander wechselwirken, ist unbekannt. "Wir könnten etwas völlig Unerwartetes sehen", bemerkt Thomson.
Die Überwachung des High-Luminosity LHC wird ein zentraler Schwerpunkt von Thomsons fünfjähriger Amtszeit sein. Doch er muss sich auch einem größeren und umstritteneren Projekt widmen: der Planung für die Zeit nach dem LHC, dessen Betriebsende für etwa 2041 vorgesehen ist. Der führende Kandidat ist eine riesige Maschine namens Future Circular Collider (FCC).
Laut der Machbarkeitsstudie des CERN wäre der FCC mehr als dreimal so groß wie der LHC und würde einen neuen, 91 Kilometer langen kreisförmigen Tunnel erfordern, der bis zu 400 Meter tief gegraben werden müsste. Das Projekt würde in zwei Phasen gebaut, wobei die erste Phase Ende der 2030er Jahre beginnen soll. In den 2040er Jahren sollen Elektronen mit ihren Antimaterie-Partnern, den Positronen, kollidieren. Dann, um die 2070er Jahre, würde diese Maschine durch einen neuen Beschleuniger ersetzt, der Protonen mit der siebenfachen Energie des LHC zur Kollision bringen soll. Die erste Phase wird auf 15 Milliarden Schweizer Franken (etwa 14 Milliarden Pfund) geschätzt.
Die Ingenieursleistung an sich ist ehrgeizig, doch der Future Circular Collider (FCC) steht vor breiteren Herausforderungen. Die Mitgliedstaaten des CERN, die 2028 über das Projekt abstimmen werden, können die Gesamtkosten nicht allein tragen, daher werden zusätzliche internationale Geldgeber benötigt. Gleichzeitig tobt eine Debatte darüber, ob dies die beste Maschine für neue Entdeckungen ist. Es gibt keine Garantie, dass sie die großen Fragen der Physik beantworten wird, wie: Was ist die dunkle Materie, die sich um Galaxien ansammelt? Was ist die dunkle Energie, die die Expansion des Universums antreibt? Warum ist die Schwerkraft so schwach? Und warum setzte sich bei der Entstehung des Universums Materie gegenüber Antimaterie durch? Ohne einen klaren, garantierten Durchbruch wird Mark Thomsons Aufgabe, Unterstützung zu mobilisieren, schwieriger.
Doch beim CERN ging es schon immer um mehr als nur Wissenschaft. Dank des Labors ist Europa weltweit führend in der Teilchenphysik, zieht Zehntausende Forscher an und treibt die Entwicklung neuer Technologien voran. Allerdings schreiten andere Länder, insbesondere die USA und China, mit eigenen Plänen für Beschleuniger der nächsten Generation voran. Ob das CERN seine Vorreiterrolle behält, hängt vom Erfolg des Nachfolgers des LHC ab.
"Wir haben keinen Punkt erreicht, an dem die Entdeckungen aufhören, und der FCC ist der natürliche nächste Schritt. Unser Ziel ist es, das Universum auf seiner grundlegendsten Ebene zu verstehen", sagt Thomson. "Und jetzt ist absolut nicht die Zeit aufzugeben."
Häufig gestellte Fragen
Natürlich. Hier ist eine Liste von FAQs zur Aussage "Der Mann, der die Leitung des Large Hadron Collider übernimmt, tut dies nur, um ihn abzuschalten".
Anfänger – Allgemeine Fragen
1. Was ist der Large Hadron Collider?
Der LHC ist der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Es handelt sich um einen 27 Kilometer langen Ring aus supraleitenden Magneten, der nahe Genf in der Schweiz beim CERN unterirdisch vergraben ist. Wissenschaftler nutzen ihn, um Protonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinanderprallen zu lassen und so die fundamentalen Bausteine des Universums zu erforschen.
2. Stimmt es, dass eine neue Person die Leitung übernimmt, nur um den LHC abzuschalten?
Nein, das stimmt nicht. Dies ist ein Missverständnis oder eine fiktionale Darstellung. Der LHC ist ein entscheidendes wissenschaftliches Instrument. Neue Direktoren oder Projektleiter werden ernannt, um seinen Betrieb, seine Upgrades und zukünftige Forschungsziele zu managen, nicht um ihn stillzulegen.
3. Warum sollte jemand denken, dass jemand ihn abschalten will?
Diese Vorstellung könnte aus Science-Fiction, einem Missverständnis über geplante Wartungsarbeiten oder Verwirrung über Budgetdebatten stammen. Der LHC durchläuft regelmäßig lange Abschaltphasen für Upgrades und Reparaturen, die jemand als dauerhafte Schließung missinterpretieren könnte.
4. Wer ist tatsächlich für den LHC verantwortlich?
Der LHC wird vom CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung, verwaltet. Ein Team aus Wissenschaftlern, Ingenieuren und einem Projektleiter überwacht den täglichen Betrieb. Führungspositionen wechseln im Laufe der Zeit als Teil normaler Karriereentwicklung.
5. Kann eine einzelne Person überhaupt entscheiden, den LHC abzuschalten?
Nein. Der LHC ist ein internationales Projekt, das von einer Zusammenarbeit vieler Länder finanziert und betrieben wird. Jede größere Entscheidung, wie eine dauerhafte Abschaltung, würde einen komplexen Konsens unter den Mitgliedsstaaten und der wissenschaftlichen Gemeinschaft erfordern, nicht die Entscheidung einer Einzelperson.
Fortgeschritten – Betriebliche Fragen
6. Wird der LHC jemals abgeschaltet?
Ja, aber nur vorübergehend. Er läuft in mehrjährigen Betriebsphasen, gefolgt von geplanten Langzeitabschaltungen. Diese Perioden dienen der notwendigen Wartung, Upgrades zur Steigerung seiner Leistung oder Empfindlichkeit und der Installation neuer Detektoren.
7. Was passiert während einer geplanten Langzeitabschaltung?
Teams führen Tausende von Wartungsaufgaben durch: Verstärken elektrischer Verbindungen, Upgrades von Computersystemen, Einbau neuer Strahlrohre und Verbesserung von Detektorkomponenten. Es ist wie ein riesiger Boxenstopp, um die Maschine noch besser zu machen.
