Seit Beginn dieses Jahres versucht der Europäische Beschleuniger-Studienausschuß – ein unabhängiges Gremium von Fachleuten für Hochenergiephysik aus nahezu allen Ländern Westeuropas – die Frage zu klären, welche neuen Großgeräte gebaut werden sollten, damit die Hochenergiephysik in Europa Schritt halten kann mit der Entwicklung in den USA und der UdSSR. Die Beratungen dieses Ausschusses über die Koordinierung der nationalen Projekte dauern noch an, doch über die gemeinsamen europäischen Beschleunigerpläne konnte bereits Einigung erzielt werden. Geplant sind die Errichtung eines 300-GeV-Protonen-Synchrotrons und die Ausstattung des großen Synchrotrons im Europäischen Kernforschungszentrum CERN mit einem sogenannten Speicherring.

Nach wie vor gehört zu den wesentlichen Fragen der modernen Physik die Erforschung der Struktur der Materie, also der Eigenschaften von Elementarteilchen. Um dabei zu neuen experimentellen Ergebnissen zu kommen, muß der Physiker versuchen, diese Elementarteilchen im Laboratorium zu erzeugen. Er muß also – umgekehrt wie im Kernreaktor oder Atomkraftwerk – Energie in Materie verwandeln, und für diesen Umwandlungsprozeß braucht er einen Teilchenbeschleuniger. In diesem Gerät werden geladene Partikel, zum Beispiel Protonen, in elektrischen und magnetischen Feldern auf nahezu Lichtgeschwindigkeit gebracht. Wenn man nun. diese schnellfliegenden Teilchen abbremst, indem man sie auf ruhende Materie prallen läßt, dann wird ein Teil der Energie, die der einzelnen Partikel zuvor im Beschleuniger mitgegeben wurde, plötzlich frei, und diese Energie verwandelt sich in Paare neuer Elementarteilchen.

Zu den Giganten unter den Beschleunigungsmaschinen gehört das Protonen-Synchrotron des CERN in Genf, das von zwölf europäischen Ländern – darunter England, Frankreich, Italien und die Bundesrepublik – gemeinsam errichtet wurde. Hier werden seit November 1959 Protonen in einem Ringtunnel von zweihundert Metern Durchmesser auf einen Energiebetrag von 28 Milliarden Elektronenvolt – abgekürzt GeV – beschleunigt, das heißt, die Protonen erhalten in dem Synchrotron soviel kinetische Energie, als hätten sie ein elektrisches Feld durchlaufen, in dem die, unvorstellbar hohe Spannung von 28 Milliarden Volt herrscht.

In den vergangenen Monaten wurde bereits mehrfach von neuen Elementarteilchenentdeckungen berichtet, die mit Hilfe dieser Maschine gelungen sind. Aber wie CERN-Generaldirektor Professor Weißkopf im letzten Jahresbericht zugegeben hat, sind die experimentellen Möglichkeiten, die dieser große Beschleuniger bietet, noch bei weitem nicht voll ausgeschöpft. Trotzdem ist es für Europa bereits wieder an der Zeit, ein neues und noch größeres Beschleuniger-Projekt zu erwägen.

In Brookhaven in den USA ging bereits ein Protonen-Synchrotron mit einer Endenergie von etwa 32 GeV in Betrieb. In der Sowjetunion wird bis zum Jahre 1967 eine 70-GeV-Maschine ihre Arbeit aufnehmen und für mehrere Jahre die größte und leistungsfähigste ihrer Art sein. Doch schon planen die Amerikaner den Bau eines Protonen-Synchrotrons für 200 bis 400 GeV, das in Berkeley, Kalifornien, entstehen soll, und seit kurzem steht in den USA sogar eine noch größere Maschine mit 500 bis 1000 GeV zur Diskussion.

In Europa empfiehlt nun der Beschleuniger-Studienausschuß den beteiligten Regierungen ein Protonen-Synchrotron für 300 GeV, also einen Teilchenbeschleuniger mit etwa der zehnfachen Endenergie der jetzigen CERN-Maschine. Mehr als zehnmal so groß wird auch der Ring sein, auf dem die Teilchen ihre Beschleunigung erfahren. Sein Durchmesser wird 2,4 Kilometer betragen, was – auf Münchener Dimensionen übertragen – etwa der Entfernung vom Stachus bis zum Isartor entspricht. Ganz ähnlich wachsen auch die Dimensionen der Experimentiereinrichtungen. Heute kann man die Ablenk- und Fokussierungsmagneten, mit denen die Teilchenstrahlen gebündelt werden, die bei der Abbremsung der beschleunigten Protonen entstehen, noch in einer großen Fabrikhalle unterbringen. Dagegen werden die zu der 300-GeV-Maschine gehörenden Experimentierkanäle viele Kilometer lang sein müssen.

Die Justierung eines so weitläufigen Systems auf die bei allen Beschleunigungsgeräten notwendige hohe Genauigkeit von Bruchteilen eines Millimeters wird zweifellos sehr schwierig werden. Prinzipielle Schwierigkeiten dürften freilich bei diesem Projekt nicht auftreten, da bei ihm nur die schon in Genf und Brookhaven erprobten Prinzipien angewendet werden.