Wie sich die Schweiz für die Zukunft der Teilchenphysik rüstet
Mit der Europäischen Strategie für Teilchenphysik plant Europa die Zukunft der Teilchenphysik. Der Future Circular Collider gilt gemäss der Strategie als bevorzugte Option für das nächste Grossprojekt am CERN. Mit gezielten Förderinstrumenten für Technologie, Forschung und Nachwuchs stärkt die Schweiz Ihre Kompetenzen in der Teilchenphysik.
Europa steht vor einer wegweisenden Entscheidung in der Teilchenphysik: Mit dem Update der Europäischen Strategie für Teilchenphysik 2026 legt die Forschungsgemeinschaft ihre Prioritäten für die kommenden Jahrzehnte fest. Im Zentrum steht der Teilchenbeschleuniger Future Circular Collider, kurz FCC, dessen Machbarkeit das CERN aktuell prüft. Im Rahmen der europäischen Strategie haben die Autorinnen und Autoren verschiedene Beschleunigerprojekte geprüft. Der FCC gilt dabei als das überzeugendste Vorhaben, um offene Fragen zu beantworten – beispielsweise weshalb es im Universum viel mehr Materie als Antimaterie gibt. Wie sein Vorgänger, der Large Hadron Collider (LHC), ist er als kreisförmiger Beschleuniger in einem neuen, rund 91 Kilometer langen Tunnel unter schweizerischem und französischem Boden geplant. Er könnte für die Grossregion Genf ein neues Aushängeschild werden.
Besondere Rolle der Gaststaaten
Der FCC soll durch die Kollision von Teilchenstrahlen neue Antworten auf grundlegende Fragen liefern. Etwa zu den Eigenschaften und zur Rolle des Higgs-Bosons, zur Natur der Dunklen Materie oder zu bislang unbekannten physikalischen Phänomenen. Geplant ist ein schrittweiser Ansatz: Zuerst ein Elektron-Positron-Beschleuniger, der voraussichtlich ab Mitte der 2040er-Jahre betrieben wird. Später, etwa ab Mitte der 2070er-Jahre, folgt ein Proton-Proton-Beschleuniger mit bisher unerreichter Energie.
Den beiden Gaststaaten des CERN, Schweiz und Frankreich, kommt bei neuen Grossprojekten eine besondere Verantwortung zu. Diese erfordern eine sorgfältige Planung und die Einbettung neuer Infrastruktur. Gleichzeitig bietet ein Projekt wie der FCC die Chance, die eigene Forschungslandschaft langfristig und gezielt zu stärken. Entscheidend ist dabei nicht nur ein späterer politischer Entscheid. Sondern auch, was bereits heute vorbereitet wird.
Gezielte Förderung von Schlüsseltechnologien
Die technische Machbarkeit des FCC wurde in den letzten Jahren intensiv geprüft. Der wissenschaftliche Nutzen gilt als hoch. Damit ein solches Grossprojekt realisiert werden kann, braucht es jedoch mehr als einen Tunnel und Maschinen. Es braucht Know-how, hochspezialisierte Technologie und sehr gut ausgebildete Fachkräfte. Genau hier setzt die Schweiz an.
Bereits seit rund zehn Jahren engagiert sich die Schweiz systematisch in der Entwicklung von Schlüsseltechnologien für künftige Teilchenbeschleuniger. Ein zentrales Instrument ist die Initiative CHART (Swiss Accelerator Research and Technology). Diese nationale Kollaboration wird vom Paul Scherrer Institut (PSI) beherbergt und bündelt die Kompetenzen von PSI, ETH Zürich, EPF Lausanne, Universität Genf und CERN.
CHART entwickelt Technologien, die für den FCC entscheidend sind. Dazu gehören supraleitende Magnete, Hochfrequenzsysteme oder energieeffiziente Beschleunigerkomponenten. Die Initiative gilt als Erfolgsmodell und hat massgeblich zu Teilen der FCC-Machbarkeitsstudie beigetragen. Sie stärkt die Verbindung zwischen Grundlagenforschung, Technologieentwicklung und Industrie in der Schweiz.
Das SBFI unterstützt die Initiativen CHART und CHEF
Die erfolgreiche Arbeit von CHART erhält neben der Beiträge der Mitgliedinstitutionen Unterstützungsgelder vom Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) – in der BFI-Förderperiode 2025–2028 mit rund 4,7 Millionen Franken. Damit investiert der Bund gezielt in Forschung und Entwicklung im Bereich modernster Technologie, wovon auch die Schweizer Industrie profitiert. So stellt die Schweiz ebenfalls sicher, dass heimische Institutionen beim Bau eines künftigen Beschleunigers eine zentrale Rolle übernehmen können.
«Im Rahmen des CHART-Projektes werden am Paul Scherrer Institut Konzepte für die Vorbeschleuniger des FCC entwickelt. Für die Anlage SwissFEL am PSI wurden fortgeschrittene Technologien für Linearbeschleuniger entwickelt, und diese eignen sich sehr gut für den Einsatz am FCC. Auf dieser Basis könnte die Schweiz ihre technologische Expertise in Zusammenarbeit mit der Industrie bestens einbringen.»
Technologie allein reicht jedoch nicht aus. Genauso wichtig ist die wissenschaftliche Nutzung eines künftigen FCC. Hier setzt die zweite Schweizer Initiative an: CHEF (Swiss High Energy Physics for the FCC). Diese Initiative fokussiert auf die Forschung an künftigen Experimenten sowie auf den Aufbau von Kapazitäten bei Nachwuchsforschenden. Die CHEF-Initiative ist noch jung: Sie wurde 2025 von der Universität Zürich initiiert mit Beteiligung der Universitäten Basel, Bern und Genf, der ETHZ und EPFL und dem PSI. In den Jahren 2025 bis 2028 ergänzt der Bund die von den beteiligten Institutionen bereitgestellten Mittel für CHEF mit Unterstützungsbeiträgen in der Höhe von 4,8 Millionen Franken.
Zwei Initiativen mit sich ergänzendem Fokus
CHEF stärkt Bereiche wie Detektorentwicklung, Datenanalyse, Simulationen und theoretische Physik. Dabei spielen auch die Verwendung und Weiterentwicklung der künstlichen Intelligenz eine Rolle, etwa bei der Auswertung grosser Datenmengen oder bei der Optimierung von Simulationen. Ziel ist es, Schweizer Forschende frühzeitig in die wissenschaftliche Vorbereitung des FCC einzubinden. So können sie später Schlüsselrollen in internationalen Kollaborationen übernehmen. Durch die Fokussierung von CHEF auf die Nachwuchsförderung sichert sich die Schweiz langfristige Expertise in der Forschung und bleibt ein attraktiver Standort für internationale Talente.
«CHEF ist eine zukunftsweisende Initiative, die Weltklasseforschung im Bereich der Teilchenphysik an den sieben teilnehmenden Universitäten sicherstellt. Sie legt den Grundstein dafür, dass die Schweiz eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der nächsten Generation von Teilchenbeschleunigern spielen kann. Als Rektor der Universität Zürich bin ich besonders stolz darauf, dass unsere Universität eine führende Rolle in dieser von Forschenden getriebenen Initiative übernimmt. Bereits 24 Professorinnen und Professoren sind an CHEF beteiligt und bilden derzeit 39 Nachwuchsforschende aus.»
CHART und CHEF ergänzen sich. Die eine Initiative konzentriert sich auf Technologie Forschung und Entwicklung. Die andere auf die Physik. Zusammen bilden sie ein strategisches Gesamtpaket. Es erlaubt der Schweiz, sich schon heute auf ein mögliches Grossprojekt am CERN vorzubereiten.
Die Europäische Strategie für Teilchenphysik 2026 setzt den Rahmen für die Entwicklung des Forschungsfeldes. Ob und wann der FCC gebaut wird, entscheidet der CERN-Rat – bestehend aus den 25 Mitgliedstaaten – voraussichtlich im Jahr 2028. Unter anderem dank CHART und CHEF ist die Schweiz bereit, Verantwortung zu übernehmen und die Zukunft der Teilchenphysik aktiv mitzugestalten.
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