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Das neue internationale Forschungszentrum FAIR

Was sind die Grundbestandteile der Materie? Was hält sie zusammen? Wie begann das Universum? Und wie entwickelte sich das Universum bis heute? Fragen, die nicht nur von großem naturwissenschaftlichem Interesse sind, sondern auch von übergreifender kultureller Bedeutung.

Die GSI hat seit ihrer Gründung im Jahre 1969 zahlreiche wichtige Beiträge zum Verständnis dieser grundlegenden physikalischen Zusammenhänge geliefert. So wurden in Darmstadt allein sechs neue Elemente entdeckt und pro Jahr werden mehr als 50 Experimente in den Forschungsrichtungen Kern- und Atomphysik bis hin zu Materialforschung sowie Biophysik mit großem Erfolg durchgeführt.

Jedoch werden in einigen Jahren die Forschungsmöglichkeiten mit der bestehenden Beschleunigeranlage der GSI ausgeschöpft sein. Viele der noch unbeantworteten Fragen der Kernphysik lassen sich mit den bisherigen technischen Mitteln nicht beantworten. So wie Biologen immer stärkere und feinere Mikroskope benötigen, um die Details des Lebens zu verstehen, so sind auch in der Physik immer leistungsfähigere und präziser arbeitende Beschleunigeranlagen notwendig. Nur so lassen sich die zentralen Geheimnisse über den Aufbau und die Entstehung der Materie entschlüsseln.

Aus diesem Grunde hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Frühjahr 2003 entschieden, ein neues Beschleunigerzentrum zusammen mit internationalen Partnern zu bauen. Die Kosten für die Errichtung der neuen Anlage, die auf der existierenden aufbaut, werden etwa 1,6 Milliarden Euro betragen. Das BMBF geht davon aus, dass mindestens 25 Prozent der Baukosten von internationalen Partnern getragen werden. Vom Land Hessen werden rund 10 Prozent übernommen. Neun Länder wollen gemeinsam die Anlage FAIR an der GSI realisieren: Deutschland, Finnland, Frankreich, Indien, Polen, Rumänien, Russland, Schweden und Slowenien werden Beiträge zum Bau der Anlage und der Experimentprogramme leisten, und weitere Länder erwägen ihre Teilnahme. An der Planung der Experimentier- und Beschleunigeranlagen sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus über 54 Ländern beteiligt.

Das Herzstück der neuen Anlage bildet ein großer Ringbeschleuniger mit 1.100 Metern Umfang. An diesen schließt sich ein komplexes System von Speicherringen und Experimentierstationen an. Der bereits existierende GSI-Beschleuniger dient dabei als Vorbeschleuniger.

Der neue Beschleunigerkomplex FAIR wird Ionen- und Antiprotonenstrahlen in bisher unerreichter Intensität und Qualität liefern. Damit werden Experimente durchführbar, die bisher nirgendwo auf der Welt möglich waren: So wird zum Beispiel die Starke Kraft - die fundamentale Wechselwirkung, die die Atomkerne zusammenhält - unter vielen verschiedenen Gesichtspunkten untersucht werden können. Darüber hinaus wird die Erzeugung und Untersuchung sehr seltener instabiler Atomkerne das Verständnis von der Entwicklung des Universums und der Entstehung der schweren Elemente entscheidend voranbringen.

Im Zentrum stehen vier Experimentprogramme, die sich unterschiedlichen Fragestellungen zuwenden:

• APPA (Atom- und Plasmaphysik und Anwendungen):
  Quanten, Symmetrien und Antimaterie - oder: Gibt es eine Antiwelt? Wie lassen sich Materialien für Weltraummissionen verbessern? Wie kann man mit Ionenstrahlen Krebs noch effektiver bekämpfen?
  Plasma, der vierte Aggregatzustand - oder: Welche Materieform existiert im Inneren großer Planeten?
• CBM (Komprimierte Baryonische Materie:
  Wie entstanden nach dem Urknall die Bestandteile der Materie? Warum sind Protonen und Neutronen schwerer als ihre Bestandteile, die Quarks - oder: Wie kommt die Masse in die Welt?
• NUSTAR (Kernstruktur, -astrophysik und -reaktionen):
  Experimente mit Teilchenstrahlen radioaktiver Kerne zur Erforschung von Sternen und Atomkernen - oder: Wie entstehen die chemischen Elemente im Universum?
• PANDA (Anti-Protonen-Annihilation in Darmstadt):
  Die Starke Kraft - oder: Wie halten die elementaren Materiebausteine, die Quarks, zusammen?
  

FAIR wird im Vollbetrieb rund 3.000 Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland einzigartige Forschungsmöglichkeiten bieten. Das Projekt ist damit nicht nur ein Meilenstein auf dem Weg zur Beantwortung zentraler naturwissenschaftlicher und philosophischer Fragen, sondern leistet einen wichtigen Beitrag zur Stärkung des Forschungs- und Innovationsstandortes Deutschland.

Am 4.10.2010 wurde auf Schloss Biebrich in Wiesbaden das völkerrechtliche Übereinkommen unterzeichnet, das FAIR als neues Forschungszentrum etabliert. Gleichzeitig wurde die internationale FAIR GmbH gegründet, die FAIR aufbauen und betreiben wird. An den vielen beteiligten Forschungsinstituten im In- und Ausland wird bereits jetzt vorbereitend geforscht und entwickelt. Die Bauarbeiten für FAIR haben im Winter 2011/12 begonnen, 2018 wird die Anlage im Betrieb sein.