RHIC-Ära endet: 25 Jahre Teilchenforschung am Brookhaven Laboratory

Der Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) am Brookhaven National Laboratory hat am 6. Februar 2026 kurz nach 9 Uhr morgens seine finalen Kollisionen durchgeführt. Wie das Brookhaven National Laboratory mitteilte, kollidierten dabei nahezu lichtschnelle Sauerstoff-Ionen in den Detektoren STAR und sPHENIX. Nach über 25 Jahren Betrieb endet damit die wissenschaftliche Arbeit des Teilchenbeschleunigers.

RHIC nahm im Sommer 2000 den Betrieb auf und arbeitete in dieser Zeit mit zehn verschiedenen Atomarten in unterschiedlichen Energien und Konfigurationen. Der finale Durchlauf erzeugte den größten Datensatz aus Gold-Ionen-Kollisionen sowie Proton-Proton-Kollisionen für Spin-Analysen. Hinzu kamen niedrigenergetische Fixed-Target-Kollisionen und Sauerstoff-Sauerstoff-Interaktionen.

Der Detektor sPHENIX sammelte allein im letzten Durchgang über 200 Petabyte Rohdaten – mehr als alle vorherigen RHIC-Datensätze zusammen. Darunter befinden sich 40 Milliarden Momentaufnahmen von Gold-Ionen-Kollisionen. „RHIC ist eine der erfolgreichsten Nutzereinrichtungen des DOE Office of Science und steht Tausenden Wissenschaftlern aus den gesamten Vereinigten Staaten und der ganzen Welt zur Verfügung“, erklärte Darío Gil, Staatssekretär für Wissenschaft im US-Energieministerium.

Der Beschleuniger mit seinen zwei 3,8 Kilometer langen supraleitenden Ringen erzeugte während seiner Laufzeit Quark-Gluon-Plasma (QGP), das die Materie kurz nach dem Urknall vor 14 Milliarden Jahren nachahmte. Die Experimente wiesen 2005 nach, dass sich QGP wie eine perfekte Flüssigkeit verhält. Zudem trugen die Messungen wesentlich zur Aufklärung des Proton-Spins bei.

Platz für den Electron-Ion Collider

Das Ende von RHIC ist zugleich der Startschuss für seinen Nachfolger: den Electron-Ion Collider (EIC). Der neue Teilchenbeschleuniger wird wichtige Komponenten von RHIC übernehmen, darunter den Ion-Speicherring und die Injektoren. Einer der beiden Ringe wird durch einen Elektronenring im bestehenden Tunnel ersetzt.

Das EIC-Projekt soll präzise Messungen der Quark- und Gluon-Verteilung in Protonen ermöglichen und deren Beiträge zur Masse und Spin untersuchen. Der Baubeginn ist für 2026 vorgesehen, erste Experimente sollen Anfang der 2030er Jahre starten. Das US-Energieministerium rechnet mit Kosten zwischen 1,7 und 2,8 Milliarden US-Dollar. „Wir wussten, dass RHIC beendet werden musste, damit EIC stattfinden konnte. Es ist ein bittersüßer Moment“, kommentierte Wolfram Fischer, Leiter der Collider-Accelerator-Abteilung am Brookhaven National Laboratory.

Auch am CERN stehen Weichen auf Zukunft

Während in den USA ein Teilchenbeschleuniger seinen Nachfolger bekommt, plant das CERN in Europa bereits die nächste Generation. Wie aus der Machbarkeitsstudie für den Future Circular Collider hervorgeht, soll der FCC mit einem 91 Kilometer langen Tunnel und einer Tiefe von 200 Metern den aktuellen Large Hadron Collider (LHC) mit seinen 27 Kilometern Umfang deutlich übertreffen.

Der LHC selbst hat kürzlich einen bemerkenswerten Meilenstein erreicht: Die Forschungseinrichtung archivierte mehr als ein Exabyte an Daten auf über 60.000 Magnetbändern. Das High-Luminosity-Upgrade des LHC soll die Datenmenge künftig verzehnfachen. Für den FCC haben mehrere Milliardäre bereits 860 Millionen Euro zugesagt, darunter Eric Schmidt, Xavier Niel und John Elkann.

Die erste Phase des FCC ist als Elektron-Positron-Collider konzipiert und soll als „Higgs-Fabrik“ dienen. In späteren Ausbaustufen sind Protonenkollisionen mit Energien bis 100 Teraelektronenvolt geplant – mehr als das Siebenfache der aktuellen LHC-Kapazität. Der CERN-Rat prüft die vollständige Machbarkeitsstudie, ein Baubeginn könnte in den 2040er Jahren erfolgen.

(vza)