CERN

CERN
Offizieller Name	Europäische Organisation für Kernforschung
Englischer Name	European Organization for Nuclear Research
Französischer Name	Organisation européenne pour la recherche nucléaire
Abkürzung	CERN
Rechtsform	Zwischenstaatliche Organisation
Gründung	29. September 1954
Sitz	Meyrin, Kanton Genf, Schweiz
Standorte	Schweiz und Frankreich
Mitgliedstaaten	25
Assoziierte Mitgliedstaaten	11
Generaldirektor	Mark Thomson
Forschungsgebiet	Teilchenphysik, Kernphysik, Beschleunigerphysik
Bekannteste Anlage	Large Hadron Collider
Website	home.cern

CERN ist eine zwischenstaatliche europäische Forschungsorganisation für Teilchenphysik mit Sitz bei Genf. Der Hauptstandort befindet sich in der Genfer Gemeinde Meyrin unmittelbar an der Grenze zwischen der Schweiz und Frankreich. Weitere Anlagen liegen auf französischem Gebiet, insbesondere in Prévessin-Moëns im Département Ain.

Die Organisation betreibt den weltweit grössten Komplex von Teilchenbeschleunigern. Ihre bekannteste Anlage ist der Large Hadron Collider (LHC), ein ringförmiger Teilchenbeschleuniger mit einem Umfang von rund 27 Kilometern. Mit den Beschleunigern und Experimenten des CERN untersuchen Forschende den Aufbau der Materie, die fundamentalen Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen und die physikalischen Bedingungen im frühen Universum.

CERN wurde 1954 gegründet und zählt zu den ersten grossen europäischen Gemeinschaftsprojekten nach dem Zweiten Weltkrieg. Die Organisation sollte die wissenschaftliche Zusammenarbeit in Europa wiederbeleben, kostspielige Forschungsanlagen gemeinsam finanzieren und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus verschiedenen Staaten eine friedliche Zusammenarbeit ermöglichen. Die Schweiz gehörte zu den zwölf Gründungsmitgliedern und ist zugleich Sitzstaat der Organisation.

Am CERN gelangen mehrere grundlegende wissenschaftliche Entdeckungen. Dazu gehören die Beobachtung schwacher neutraler Ströme, die Entdeckung der W- und Z-Bosonen, die Herstellung der ersten Antiwasserstoffatome sowie die Entdeckung des Higgs-Bosons durch die Experimente ATLAS und CMS im Jahr 2012. Am CERN entstand zudem das World Wide Web, das der britische Informatiker Tim Berners-Lee 1989 als System für den Informationsaustausch zwischen Forschungseinrichtungen entwickelte.

Name

Die Abkürzung CERN geht auf die französische Bezeichnung Conseil européen pour la recherche nucléaire zurück, auf Deutsch «Europäischer Rat für Kernforschung». Dieser vorläufige Rat wurde 1952 eingesetzt, um die Gründung einer europäischen Forschungsorganisation vorzubereiten.

Mit dem Inkrafttreten der CERN-Konvention im Jahr 1954 erhielt die neue Organisation auf Französisch den Namen Organisation européenne pour la recherche nucléaire. Die bereits bekannte Abkürzung CERN wurde dennoch beibehalten.

Der deutsche Name lautet Europäische Organisation für Kernforschung. Die englische Bezeichnung ist European Organization for Nuclear Research. Obwohl der Begriff Kernforschung im Namen erhalten blieb, liegt der Schwerpunkt der Tätigkeit heute vor allem auf der Hochenergie- und Teilchenphysik.

Aufgabe und Grundsätze

Zweck des CERN ist die Durchführung und Förderung friedlicher Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Teilchenphysik. Die Organisation stellt Beschleuniger, Detektoren, Rechenanlagen und weitere wissenschaftliche Infrastruktur bereit, die von internationalen Forschungsgruppen genutzt werden.

Die CERN-Konvention schliesst Arbeiten für militärische Zwecke ausdrücklich aus. Die Ergebnisse der experimentellen und theoretischen Forschung sollen veröffentlicht oder auf andere Weise allgemein zugänglich gemacht werden.

Zu den zentralen Forschungsfragen gehören:

• Aus welchen fundamentalen Teilchen besteht Materie?
• Welche Kräfte wirken zwischen Elementarteilchen?
• Wie erhalten Elementarteilchen ihre Masse?
• Warum besteht das beobachtbare Universum überwiegend aus Materie und kaum aus Antimaterie?
• Welche Eigenschaften hatte Materie unmittelbar nach dem Urknall?
• Gibt es bisher unbekannte Teilchen oder Wechselwirkungen ausserhalb des Standardmodells?
• Woraus besteht die Dunkle Materie?
• Weshalb unterscheiden sich die beobachteten Massen und Wechselwirkungsstärken der Elementarteilchen so stark?

CERN ist kein einzelnes Forschungsinstitut im herkömmlichen Sinn. Die Organisation bildet vielmehr das Zentrum eines weltweiten Netzwerks von Universitäten, nationalen Laboratorien und Forschungsgruppen. Mehr als 17'000 Forschende aus über 100 Staaten sind mit CERN-Projekten verbunden. Viele von ihnen sind an Hochschulen und Forschungsinstituten ihrer Herkunftsländer beschäftigt und halten sich nur zeitweise am CERN auf.

Standort

Der historische Hauptstandort des CERN liegt in Meyrin westlich der Stadt Genf. Das Gelände erstreckt sich bis an die französisch-schweizerische Grenze. Ein weiterer grosser Standort befindet sich im französischen Prévessin-Moëns.

Ein erheblicher Teil der Beschleunigeranlagen liegt unterirdisch. Der Tunnel des Large Hadron Collider verläuft in einer durchschnittlichen Tiefe von etwa 100 Metern unter schweizerischem und französischem Gebiet. Die vier grossen LHC-Experimente befinden sich an verschiedenen Punkten des Beschleunigerrings:

• ATLAS bei Meyrin in der Schweiz;
• CMS bei Cessy in Frankreich;
• ALICE bei Saint-Genis-Pouilly in Frankreich;
• LHCb bei Ferney-Voltaire in Frankreich.

Die grenzüberschreitende Lage erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen CERN sowie den schweizerischen und französischen Behörden. Vereinbarungen regeln unter anderem Sicherheitsfragen, Rettungseinsätze, Arbeitsbedingungen, Zollverfahren und die Anwendung nationalen Rechts.

Organisation

CERN-Rat

Oberstes Entscheidungsorgan ist der CERN-Rat. Jeder Mitgliedstaat entsendet zwei Delegierte. Eine Person vertritt gewöhnlich die Regierung, die andere die wissenschaftlichen Interessen des betreffenden Staates.

Jeder Mitgliedstaat verfügt im Rat über eine Stimme. Der Rat beschliesst das wissenschaftliche Programm, genehmigt den Haushalt, kontrolliert die Ausgaben und entscheidet über die langfristige Entwicklung der Organisation. Viele Entscheidungen werden im Konsens getroffen, obwohl formell je nach Gegenstand unterschiedliche Mehrheiten vorgesehen sind.

Der Rat wird insbesondere durch zwei Ausschüsse unterstützt:

• das Scientific Policy Committee, das die wissenschaftliche Qualität und Bedeutung geplanter Forschungsprogramme beurteilt;
• das Finance Committee, das sich mit dem Haushalt, den Beiträgen der Mitgliedstaaten und finanziellen Fragen befasst.

Generaldirektion

Die operative Leitung liegt beim Generaldirektor oder bei der Generaldirektorin. Die Ernennung erfolgt durch den CERN-Rat gewöhnlich für fünf Jahre.

Seit dem 1. Januar 2026 ist der britische Experimentalphysiker Mark Thomson Generaldirektor des CERN. Er folgte auf die italienische Physikerin Fabiola Gianotti, die das Amt von 2016 bis 2025 ausübte.

Die Generaldirektion wird durch Direktionen und Fachabteilungen unterstützt. Diese befassen sich unter anderem mit Beschleunigern, experimenteller Physik, Informationstechnologie, Ingenieurwesen, Finanzen, Personal, Sicherheit und internationaler Zusammenarbeit.

Mitgliedstaaten

Die CERN-Konvention wurde 1953 von zwölf Gründungsstaaten unterzeichnet und trat am 29. September 1954 in Kraft. Zu den Gründungsmitgliedern gehörten Belgien, Dänemark, die Bundesrepublik Deutschland, Frankreich, Griechenland, Italien, Jugoslawien, die Niederlande, Norwegen, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich.

Im Jahr 2026 besitzt CERN 25 Mitgliedstaaten.

Mitgliedstaaten des CERN	Beitritt beziehungsweise Mitgliedschaft
Belgien	Gründungsmitglied
Dänemark	Gründungsmitglied
Deutschland	Gründungsmitglied
Frankreich	Gründungsmitglied
Griechenland	Gründungsmitglied
Italien	Gründungsmitglied
Niederlande	Gründungsmitglied
Norwegen	Gründungsmitglied
Schweden	Gründungsmitglied
Schweiz	Gründungsmitglied
Vereinigtes Königreich	Gründungsmitglied
Österreich	1959
Spanien	1961; Austritt 1969; erneuter Beitritt 1983
Portugal	1985
Finnland	1991
Polen	1991
Tschechien	1993 als Nachfolgestaat der Tschechoslowakei
Slowakei	1993 als Nachfolgestaat der Tschechoslowakei
Ungarn	1992
Bulgarien	1999
Israel	2014
Rumänien	2016
Serbien	2019
Estland	2024
Slowenien	2025

Die Mitgliedstaaten finanzieren einen wesentlichen Teil des CERN-Haushalts. Ihre Beiträge richten sich hauptsächlich nach ihrer wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit. Unternehmen aus den Mitgliedstaaten können sich an Ausschreibungen des CERN beteiligen, während Forschende und technische Fachkräfte Zugang zu den Programmen und Beschäftigungsmöglichkeiten der Organisation erhalten.

Assoziierte Mitgliedstaaten

Im Jahr 2026 besitzt CERN elf assoziierte Mitgliedstaaten:

• Brasilien;
• Chile;
• Indien;
• Irland;
• Kroatien;
• Lettland;
• Litauen;
• Pakistan;
• Türkei;
• Ukraine;
• Zypern.

Chile wurde am 2. April 2026 assoziierter Mitgliedstaat.

Assoziierte Mitgliedstaaten können Vertreter in verschiedene CERN-Gremien entsenden und erhalten erweiterte Möglichkeiten zur Beteiligung ihrer wissenschaftlichen Einrichtungen und Unternehmen. Sie besitzen jedoch nicht in allen Bereichen dieselben Rechte wie Vollmitglieder.

Japan und die Vereinigten Staaten besitzen Beobachterstatus in Bezug auf den LHC. Die Vereinigten Staaten besitzen zudem Beobachterstatus beim High-Luminosity-LHC. Auch die Europäische Union und die UNESCO sind als Beobachter vertreten.

Die Schweiz und CERN

Die Schweiz gehört zu den Gründungsmitgliedern und ist zusammen mit Frankreich Sitzstaat des CERN. Die Ansiedlung der Organisation stärkte die Rolle Genfs als internationales Wissenschafts- und Kooperationszentrum.

Auf Bundesebene wird die schweizerische Beteiligung insbesondere durch das Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation betreut. Die Schweiz leistet einen jährlichen Mitgliedsbeitrag und wirkt im CERN-Rat sowie in weiteren Gremien mit.

Schweizer Hochschulen und Forschungsinstitute sind an zahlreichen Experimenten beteiligt. Dazu gehören insbesondere die ETH Zürich, die École polytechnique fédérale de Lausanne, die Universitäten Bern, Genf und Zürich sowie das Paul Scherrer Institut.

Die Zusammenarbeit umfasst:

• Entwicklung und Bau von Detektoren;
• Analyse experimenteller Daten;
• theoretische Teilchenphysik;
• Beschleuniger- und Magnettechnologie;
• Hochleistungsrechnen;
• Ausbildung von Doktorierenden und Nachwuchsforschenden;
• Aufträge an schweizerische Industrieunternehmen.

Als Sitzstaat gewährt die Schweiz CERN bestimmte Vorrechte und Immunitäten. Gleichzeitig arbeitet sie mit der Organisation und Frankreich in Bereichen wie Sicherheit, Feuerwehr, Rettungswesen, Zoll und Raumplanung zusammen.

Beschleunigerkomplex

CERN betreibt keinen einzelnen Beschleuniger, sondern eine miteinander verbundene Kette von Anlagen. Teilchen werden zunächst in kleineren Beschleunigern erzeugt und schrittweise auf höhere Energien gebracht. Anschliessend gelangen sie entweder in Experimente mit festem Ziel oder in grössere Speicherringe und Kollisionsanlagen.

Zu den wichtigsten Anlagen gehören:

• Linac4: Linearbeschleuniger und Ausgangspunkt der Protonenbeschleunigung;
• Proton Synchrotron Booster: erste ringförmige Beschleunigungsstufe;
• Proton Synchrotron (PS): seit 1959 betriebener Protonenbeschleuniger;
• Super Proton Synchrotron (SPS): seit 1976 betriebener Beschleuniger mit einem Umfang von fast sieben Kilometern;
• Large Hadron Collider (LHC): grösster und leistungsfähigster Teilchenbeschleuniger der Welt;
• Antiproton Decelerator (AD): Anlage zur Abbremsung von Antiprotonen;
• ELENA: weiterer Speicherring zur Erzeugung besonders langsamer Antiprotonen;
• ISOLDE: Anlage zur Herstellung und Untersuchung radioaktiver Isotope;
• n_TOF: Forschungsanlage für Neutronenphysik;
• CLEAR: Versuchsanlage für Beschleunigertechnologien.

CERN betreibt nach eigenen Angaben neun Beschleuniger und zwei Abbremsringe. Einige Anlagen dienen gleichzeitig als eigenständige Forschungsinstrumente und als Vorbeschleuniger für grössere Maschinen.

Large Hadron Collider

Der Large Hadron Collider ist ein ringförmiger Hadronenbeschleuniger mit einem Umfang von rund 27 Kilometern. Er befindet sich im ehemaligen Tunnel des Large Electron-Positron Collider und liegt durchschnittlich etwa 100 Meter unter der Erdoberfläche.

Im LHC bewegen sich zwei Teilchenstrahlen in getrennten Vakuumröhren in entgegengesetzten Richtungen. Supraleitende Magnete halten die Teilchen auf ihrer Kreisbahn und bündeln die Strahlen. Die Magneten werden mit flüssigem Helium auf ungefähr −271,3 °C gekühlt.

Der LHC kann Protonen sowie schwere Atomkerne, insbesondere Bleionen, beschleunigen. An festgelegten Kollisionspunkten werden die gegenläufigen Strahlen zur Kollision gebracht. Dabei entstehen für extrem kurze Zeit Teilchen und Materiezustände, die unter gewöhnlichen Bedingungen nicht vorkommen.

Der erste Teilchenstrahl umlief den LHC am 10. September 2008. Nach einem technischen Zwischenfall wurde die Anlage repariert und nahm 2009 den Kollisionsbetrieb auf.

Der wissenschaftliche Betrieb gliederte sich in mehrere Phasen:

• Run 1 von 2010 bis 2013;
• Run 2 von 2015 bis 2018;
• Run 3 von 2022 bis Juni 2026.

Am 29. Juni 2026 begann für den LHC der Long Shutdown 3. Während dieser mehrjährigen Betriebsunterbrechung werden Beschleuniger, Versorgungsanlagen und Detektoren umfassend modernisiert. Rund 1,2 Kilometer der LHC-Anlage sollen demontiert und mit neuen Komponenten ausgerüstet werden.

LHC-Experimente

Am LHC arbeiten mehrere internationale Experimente mit unterschiedlichen wissenschaftlichen Schwerpunkten. Die Detektoren zeichnen die bei Teilchenkollisionen entstehenden Spuren, Energien und Zerfallsprodukte auf.

ATLAS

ATLAS ist ein grosser Mehrzweckdetektor. Das Experiment untersucht unter anderem das Higgs-Boson, das Standardmodell, mögliche zusätzliche Raumdimensionen, supersymmetrische Teilchen und Kandidaten für Dunkle Materie.

ATLAS ist zylinderförmig um den Kollisionspunkt aufgebaut. Verschiedene Detektorschichten messen die Spuren, Impulse und Energien der bei den Kollisionen erzeugten Teilchen.

CMS

Der Compact Muon Solenoid ist wie ATLAS ein Mehrzweckexperiment. ATLAS und CMS verfolgen teilweise dieselben Forschungsziele, verwenden jedoch unterschiedlich konstruierte Detektoren. Unabhängige Messungen ermöglichen eine gegenseitige Überprüfung wichtiger Ergebnisse.

CMS besitzt einen besonders starken supraleitenden Solenoidmagneten. Trotz der Bezeichnung «Compact» handelt es sich um einen sehr grossen und schweren Detektor.

ALICE

ALICE ist auf Kollisionen schwerer Ionen spezialisiert. Das Experiment untersucht das Quark-Gluon-Plasma, einen extrem heissen und dichten Materiezustand, der vermutlich kurz nach dem Urknall existierte.

Durch den Vergleich von Protonen- und Schwerionenkollisionen versuchen Forschende, die Eigenschaften der starken Wechselwirkung und die Bildung gewöhnlicher Kernmaterie besser zu verstehen.

LHCb

LHCb untersucht insbesondere Teilchen, die Beauty- oder Bottom-Quarks enthalten. Ein wichtiges Ziel ist die Erforschung kleiner Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie.

Solche Unterschiede könnten dazu beitragen zu erklären, weshalb nach dem Urknall genügend Materie übrig blieb, um Sterne, Planeten und Galaxien zu bilden.

Weitere Experimente

Neben den vier grossen Experimenten arbeiten am LHC kleinere, spezialisierte Anlagen. Dazu gehören unter anderem TOTEM, LHCf, MoEDAL, FASER und SND@LHC.

Ausserhalb des LHC betreibt CERN zahlreiche weitere Experimente zur Antimaterie, Kernphysik, Neutronenphysik, Neutrinophysik und Entwicklung zukünftiger Beschleunigertechnologien.

Wissenschaftliche Ergebnisse

Schwache neutrale Ströme

1973 beobachtete das Gargamelle-Experiment am CERN erstmals schwache neutrale Ströme. Diese Messung lieferte eine entscheidende Bestätigung der elektroschwachen Theorie, welche die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung in einem gemeinsamen theoretischen Rahmen beschreibt.

W- und Z-Bosonen

1983 entdeckten die Experimente UA1 und UA2 am Super Proton Synchrotron die W- und Z-Bosonen. Diese Teilchen übertragen die schwache Wechselwirkung.

Für die entscheidenden Beiträge zur Entdeckung erhielten Carlo Rubbia und Simon van der Meer 1984 den Nobelpreis für Physik. Rubbia leitete das UA1-Experiment, während van der Meer eine Methode zur Kühlung und Verdichtung von Antiprotonenstrahlen entwickelt hatte.

Antimaterie

1995 wurden am CERN erstmals künstlich erzeugte Antiwasserstoffatome hergestellt. Ein internationales Team erzeugte neun solcher Antiatome aus Antiprotonen und Positronen.

Spätere Experimente konnten Antiwasserstoff in grösseren Mengen erzeugen, über längere Zeit speichern und seine Eigenschaften präzise messen. Die Antimaterieforschung untersucht insbesondere, ob Materie und Antimaterie exakt denselben physikalischen Gesetzen folgen.

CERN betreibt weltweit die einzige Forschungsanlage, die eigens für Experimente mit langsamen Antiprotonen eingerichtet ist.

Higgs-Boson

Am 4. Juli 2012 gaben die Experimente ATLAS und CMS die Beobachtung eines neuen Teilchens mit einer Masse von ungefähr 125 bis 126 Gigaelektronenvolt bekannt. Die statistische Signifikanz erreichte die in der Teilchenphysik für eine Entdeckung erforderliche Schwelle.

Weitere Messungen bestätigten, dass es sich um ein Higgs-Boson handelt. Die Entdeckung bestätigte den Brout-Englert-Higgs-Mechanismus, der erklärt, wie Elementarteilchen durch ihre Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld Masse erhalten.

François Englert und Peter Higgs erhielten 2013 den Nobelpreis für Physik für die theoretische Beschreibung dieses Mechanismus.

Informatik und World Wide Web

Die Auswertung von Teilchenphysikexperimenten erfordert umfangreiche Rechen-, Speicher- und Netzwerkinfrastrukturen. CERN spielte deshalb früh eine wichtige Rolle bei der Entwicklung verteilter Computersysteme.

1989 verfasste der britische Informatiker Tim Berners-Lee am CERN einen Vorschlag für ein internetbasiertes Hypertextsystem. Es sollte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern an verschiedenen Einrichtungen ermöglichen, Dokumente und Forschungsinformationen einfach miteinander zu verknüpfen.

Gemeinsam mit dem belgischen Informatiker Robert Cailliau entwickelte Berners-Lee das Konzept weiter. Ende 1990 waren der erste Webserver, der erste Webbrowser und die erste Website betriebsbereit.

Am 30. April 1993 stellte CERN die Software des World Wide Web kostenlos öffentlich zur Verfügung. Diese Entscheidung ermöglichte die weltweite Verbreitung der Webtechnologie.

Für die Verarbeitung der heutigen LHC-Daten wurde das Worldwide LHC Computing Grid aufgebaut. Es verbindet Rechenzentren in zahlreichen Staaten. Die Daten werden dezentral gespeichert und von Forschungsgruppen weltweit ausgewertet.

Technologische Bedeutung

Die Anforderungen der Grundlagenforschung führen am CERN zur Entwicklung neuer Technologien. Forschung und Industrie arbeiten insbesondere in folgenden Bereichen zusammen:

• supraleitende Magnete;
• Kryotechnik;
• Hochvakuumtechnik;
• Strahlenschutz;
• Detektoren und Sensoren;
• Hochfrequenztechnik;
• Leistungselektronik;
• Robotik;
• Hochleistungsrechnen;
• Datenanalyse und künstliche Intelligenz;
• medizinische Bildgebung;
• Teilchen- und Protonentherapie.

CERN überträgt Technologien und Fachwissen an Hochschulen, öffentliche Einrichtungen und Unternehmen. Zahlreiche technische Entwicklungen finden später Anwendungen ausserhalb der Teilchenphysik, beispielsweise in Medizin, Materialprüfung, Raumfahrt und Informationsverarbeitung.

Bildung und Öffentlichkeit

CERN organisiert Ausbildungsprogramme für Studierende, Doktorierende, Lehrpersonen, Ingenieurinnen, Techniker und junge Forschende. Besonders bekannt sind die internationalen Sommerprogramme, an denen Studierende aus zahlreichen Staaten teilnehmen.

Für Besucherinnen und Besucher bietet CERN Ausstellungen, Vorträge und Führungen an. Im Oktober 2023 wurde das Bildungs- und Besucherzentrum CERN Science Gateway eröffnet. Es vermittelt Grundlagen der Teilchenphysik, Beschleunigertechnik und wissenschaftlichen Arbeitsweise.

CERN veröffentlicht einen grossen Teil seiner Forschungsergebnisse frei zugänglich. Die Organisation unterstützt zudem offene Software, offene Forschungsdaten und internationale Bildungsprojekte.

Geschichte

Vorgeschichte und Gründung

Nach dem Zweiten Weltkrieg hatten die Vereinigten Staaten in mehreren Bereichen der Kern- und Teilchenphysik einen deutlichen wissenschaftlichen und technischen Vorsprung erreicht. Gleichzeitig waren viele europäische Forschungseinrichtungen geschwächt, und zahlreiche Wissenschaftler waren ausgewandert.

Ende der 1940er-Jahre entstand die Idee eines gemeinsamen europäischen Labors. Der französische Physiker Louis de Broglie schlug 1949 die Errichtung einer multinationalen Forschungseinrichtung vor. Auch der amerikanische Physiker Isidor Isaac Rabi unterstützte das Vorhaben im Rahmen der UNESCO.

1952 wurde der vorläufige Europäische Rat für Kernforschung gegründet. Er bereitete die Konvention und die Standortwahl vor. Genf wurde als Standort ausgewählt, nachdem sich die Bevölkerung des Kantons Genf in einer Abstimmung für die Ansiedlung ausgesprochen hatte.

Am 1. Juli 1953 unterzeichneten zwölf Staaten die CERN-Konvention. Nach der erforderlichen Zahl von Ratifikationen trat sie am 29. September 1954 in Kraft. Dieses Datum gilt als offizieller Gründungstag des CERN.

Erste Beschleuniger

1957 nahm CERN mit dem Synchrocyclotron seinen ersten Beschleuniger in Betrieb. Die Anlage wurde hauptsächlich für Kern- und Teilchenphysik eingesetzt.

1959 folgte das Proton Synchrotron. Mit einer Teilchenenergie von 28 Gigaelektronenvolt war es bei seiner Inbetriebnahme der leistungsfähigste Protonenbeschleuniger der Welt.

1971 nahm CERN die Intersecting Storage Rings in Betrieb. Sie waren der erste Speicherring, in dem zwei Protonenstrahlen frontal miteinander kollidierten.

1976 begann der Betrieb des Super Proton Synchrotron. Die Anlage wurde später so umgebaut, dass Protonen und Antiprotonen miteinander kollidieren konnten. Dies ermöglichte 1983 die Entdeckung der W- und Z-Bosonen.

LEP und das World Wide Web

1989 nahm der Large Electron-Positron Collider seinen Betrieb auf. Der LEP befand sich in einem 27 Kilometer langen Tunnel und beschleunigte Elektronen und Positronen.

Die Experimente am LEP ermöglichten hochpräzise Messungen der elektroschwachen Wechselwirkung und der Eigenschaften des Z-Bosons. Der Betrieb endete im Jahr 2000, um im selben Tunnel den Large Hadron Collider zu errichten.

Ebenfalls 1989 entwickelte Tim Berners-Lee am CERN die Grundidee des World Wide Web.

Bau und Betrieb des LHC

Der CERN-Rat genehmigte das LHC-Projekt 1994. Bau, Installation und Erprobung dauerten mehr als ein Jahrzehnt. Tausende Wissenschaftler, Ingenieure, Techniker und Industrieunternehmen aus zahlreichen Staaten waren beteiligt.

Am 10. September 2008 wurde erstmals ein Protonenstrahl vollständig durch den LHC-Ring geführt. Wenige Tage später verursachte eine fehlerhafte elektrische Verbindung zwischen supraleitenden Magneten einen schweren technischen Zwischenfall. Der Beschleuniger musste repariert und verbessert werden.

Im November 2009 fanden die ersten Proton-Proton-Kollisionen statt. In den folgenden Jahren wurde die Kollisionsenergie schrittweise erhöht.

Die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012 wurde zum bekanntesten wissenschaftlichen Ergebnis des LHC.

High-Luminosity LHC

Der High-Luminosity Large Hadron Collider, abgekürzt HL-LHC oder HiLumi LHC, ist eine umfassende Modernisierung des bestehenden Beschleunigers.

Die Luminosität beschreibt, wie viele mögliche Teilchenkollisionen ein Beschleuniger in einer bestimmten Zeit erzeugt. Der HL-LHC soll eine bis zu zehnmal höhere integrierte Luminosität als das ursprüngliche LHC-Design erreichen. Dadurch können wesentlich grössere Datenmengen gesammelt und seltene physikalische Vorgänge genauer untersucht werden.

Der Umbau erfolgt hauptsächlich während des Long Shutdown 3. Gleichzeitig werden die Experimente ATLAS und CMS umfangreich erneuert. Neue Detektoren, Auslesesysteme und Rechenanlagen müssen in Zukunft deutlich mehr gleichzeitige Kollisionen verarbeiten.

Der Beginn des wissenschaftlichen Betriebs des High-Luminosity LHC ist für 2030 vorgesehen.

Zukünftige Projekte

CERN und die internationale Teilchenphysikgemeinschaft untersuchen verschiedene Möglichkeiten für die Zeit nach dem LHC.

Ein wichtiges Konzept ist der Future Circular Collider (FCC). Vorgeschlagen wird ein neuer ringförmiger Beschleuniger mit einem Umfang von ungefähr 91 Kilometern in der Region Genf. In einer ersten Phase könnte die Anlage Elektronen und Positronen kollidieren lassen und als besonders präzise «Higgs-Fabrik» dienen. Eine spätere Ausbaustufe könnte Protonenkollisionen bei wesentlich höheren Energien ermöglichen.

Eine Machbarkeitsstudie wurde 2025 abgeschlossen. Eine grundsätzliche Entscheidung über eine mögliche Realisierung wird gegen Ende der 2020er-Jahre erwartet. Bau, Finanzierung, Umweltwirkung und internationale Beteiligung sind Gegenstand wissenschaftlicher und politischer Diskussionen.

Daneben werden lineare Elektron-Positron-Beschleuniger wie der Compact Linear Collider sowie neue Technologien für Plasma-, Myon- und Hochfeldbeschleuniger erforscht.

Energieverbrauch und Umwelt

Der Betrieb grosser Beschleuniger benötigt erhebliche Mengen elektrischer Energie. Der Verbrauch schwankt stark zwischen Betriebszeiten, Wartungsphasen und längeren Abschaltungen.

CERN arbeitet daran, die Energieeffizienz von Magneten, Kühlsystemen, Rechenzentren und technischen Anlagen zu erhöhen. Abwärme soll teilweise für die Beheizung benachbarter Gebäude genutzt werden.

Weitere Umweltfragen betreffen:

• Treibhausgasemissionen technischer Gase;
• Wasserverbrauch;
• Flächennutzung;
• Lärm während Bauarbeiten;
• Materialbeschaffung;
• Auswirkungen möglicher neuer Tunnelprojekte;
• Behandlung und Lagerung aktivierter Materialien.

CERN veröffentlicht regelmässig Umweltberichte und arbeitet mit den Behörden der Schweiz und Frankreichs zusammen.

Sicherheit

Teilchenkollisionen am CERN erzeugen keine Gefahr für die Bevölkerung. Hochenergetische Teilchenkollisionen treten auch natürlich in der Atmosphäre auf, wenn kosmische Strahlung auf die Erde trifft. Solche natürlichen Kollisionen erreichen teilweise wesentlich höhere Energien als jene im LHC.

Die im Beschleuniger gespeicherte Strahlenergie und die technischen Anlagen erfordern dennoch umfangreiche Sicherheitsmassnahmen. Dazu gehören Strahlenschutz, Zugangskontrollen, automatische Strahlabschaltsysteme, Brandschutz und die Überwachung supraleitender Magnete.

Radioaktive Stoffe können durch den Betrieb von Beschleunigern in begrenzten Bereichen entstehen. Zugang, Transport, Lagerung und Entsorgung unterliegen strengen Regeln und werden von CERN sowie den zuständigen Behörden kontrolliert.

Bedeutung

CERN gilt als eines der weltweit bedeutendsten Zentren für Grundlagenforschung. Die Organisation verbindet langfristige wissenschaftliche Ziele mit internationaler Zusammenarbeit und grossen technologischen Herausforderungen.

Ihre Bedeutung reicht über die Teilchenphysik hinaus. CERN trägt zur Ausbildung wissenschaftlicher und technischer Fachkräfte bei, entwickelt neue Technologien, vergibt Aufträge an Industrieunternehmen und betreibt umfangreiche internationale Dateninfrastrukturen.

Die Entstehung des World Wide Web zeigt besonders deutlich, dass Entwicklungen aus der Grundlagenforschung weitreichende gesellschaftliche und wirtschaftliche Folgen haben können, obwohl ihre spätere Anwendung zu Beginn nicht absehbar war.

Zeittafel

Jahr	Ereignis
1949	Louis de Broglie schlägt die Gründung eines europäischen Forschungslabors vor
1952	Gründung des vorläufigen Europäischen Rats für Kernforschung
1953	Unterzeichnung der CERN-Konvention durch zwölf Staaten
1954	Inkrafttreten der CERN-Konvention und offizielle Gründung der Organisation
1957	Inbetriebnahme des Synchrocyclotrons
1959	Inbetriebnahme des Proton Synchrotron
1971	Beginn des Betriebs der Intersecting Storage Rings
1973	Beobachtung schwacher neutraler Ströme im Gargamelle-Experiment
1976	Inbetriebnahme des Super Proton Synchrotron
1983	Entdeckung der W- und Z-Bosonen
1989	Inbetriebnahme des Large Electron-Positron Collider und erster Vorschlag für das World Wide Web
1993	CERN gibt die Webtechnologie zur freien öffentlichen Nutzung frei
1995	Herstellung der ersten Antiwasserstoffatome
2000	Ende des LEP-Betriebs
2008	Erster vollständiger Umlauf eines Protonenstrahls im Large Hadron Collider
2009	Erste Proton-Proton-Kollisionen im LHC
2012	ATLAS und CMS geben die Entdeckung eines neuen, mit dem Higgs-Boson übereinstimmenden Teilchens bekannt
2013	Bestätigung der Eigenschaften des Higgs-Bosons
2023	Eröffnung des Besucher- und Bildungszentrums CERN Science Gateway
2024	CERN feiert sein 70-jähriges Bestehen
2026	Ende von Run 3 und Beginn des Long Shutdown 3
2030	Vorgesehener Beginn des Betriebs des High-Luminosity LHC

Siehe auch

• Large Hadron Collider
• Teilchenphysik
• Elementarteilchen
• Standardmodell der Teilchenphysik
• Higgs-Boson
• Antimaterie
• World Wide Web
• ATLAS
• Compact Muon Solenoid
• ALICE
• LHCb
• Internationales Genf
• Forschung in der Schweiz

Literatur

• Herwig Schopper: LEP – The Lord of the Collider Rings at CERN 1980–2000. Springer, Berlin 2009.
• Lyndon Evans: The Large Hadron Collider: A Marvel of Technology. EPFL Press, Lausanne 2009.
• Michael Krause: Wo Menschen und Teilchen aufeinanderstossen. Begegnungen am CERN. Wiley-VCH, Weinheim 2013.
• Rolf-Dieter Heuer, Herwig Schopper: CERN. Die Erforschung der kleinsten Teilchen. C.H. Beck, München 2017.
• Don Lincoln: The Large Hadron Collider. The Extraordinary Story of the Higgs Boson and Other Stuff That Will Blow Your Mind. Johns Hopkins University Press, Baltimore 2014.

Weblinks

• Offizielle Website des CERN
• Informationen über die Organisation
• Überblick über die Forschung am CERN
• Informationen zu den Beschleunigern
• Informationen zu den Experimenten
• Besucherinformationen
• Informationen des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation