Darmstadt. Östlich des bestehenden GSI Helmholtzzentrums entsteht seit Jahren eine Anlage, deren Dimensionen selbst für eine Wissenschaftsstadt außergewöhnlich sind. Auf rund 150.000 Quadratmetern werden Gebäude, unterirdische Tunnel und hochkomplexe technische Anlagen für das internationale Forschungszentrum FAIR errichtet. Insgesamt umfasst das Bauprojekt 25 Gebäude.
Quelle: Bild von UnsplashDoch was verbirgt sich eigentlich hinter FAIR Darmstadt? Warum braucht die Forschung einen mehr als einen Kilometer langen Teilchenbeschleuniger und weshalb arbeiten Wissenschaftler aus aller Welt an dem Projekt?
FAIR Darmstadt: Was bedeutet die Abkürzung?
FAIR steht für Facility for Antiproton and Ion Research, also eine internationale Forschungsanlage für Antiprotonen und Ionen.
Die Anlage entsteht unmittelbar beim GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt. Die bereits vorhandenen GSI-Beschleuniger werden dabei nicht ersetzt, sondern künftig als erste Beschleunigungsstufe für FAIR genutzt.
Dadurch entsteht ein miteinander verbundenes Beschleunigerzentrum, mit dem Teilchen in einer bislang kaum erreichten Intensität erzeugt und für wissenschaftliche Experimente genutzt werden sollen.
Das Herzstück liegt unter der Erde
Das zentrale Element von FAIR Darmstadt ist der neue Ringbeschleuniger SIS100.
Der unterirdische Beschleunigerring besitzt einen Umfang von rund 1.100 Metern. Sein Tunnel liegt stellenweise bis zu 17 Meter unter der Erdoberfläche. Darin können Ionen sämtlicher natürlich vorkommender Elemente des Periodensystems auf Geschwindigkeiten von bis zu 99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden.
Damit die Teilchen bei diesen Geschwindigkeiten auf ihrer vorgesehenen Bahn bleiben, werden supraleitende Magnete eingesetzt. Diese müssen mit flüssigem Helium auf Temperaturen von etwa minus 269 Grad Celsius heruntergekühlt werden.
Allein diese Zahlen zeigen, warum FAIR weit mehr ist als ein gewöhnliches Forschungsgebäude.
Warum beschleunigt man überhaupt Teilchen?
Vereinfacht gesagt versuchen die Wissenschaftler, Materie unter extremen Bedingungen zu untersuchen.
Dazu werden Atomkerne beziehungsweise andere Teilchen stark beschleunigt und anschließend gezielt für Experimente eingesetzt. Bei Kollisionen können für extrem kurze Zeit Zustände entstehen, die im normalen Alltag nicht vorkommen.
FAIR beschreibt das Ziel anschaulich als „Universum im Labor“. In Darmstadt sollen unter kontrollierten Bedingungen Materiezustände erzeugt und untersucht werden, die ansonsten beispielsweise im Inneren von Sternen oder während extremer kosmischer Vorgänge auftreten.
Dadurch wollen Forscher besser verstehen, wie Materie aufgebaut ist und welche Prozesse seit der Entstehung des Universums eine Rolle spielen.
Was haben Neutronensterne mit Darmstadt zu tun?
Eines der besonders faszinierenden Forschungsgebiete betrifft Neutronensterne.
Diese extrem kompakten Himmelskörper besitzen eine enorme Dichte. Die Bedingungen in ihrem Inneren lassen sich auf der Erde nicht einfach nachbilden.
Im Rahmen des CBM-Experiments sollen deshalb Atomkerne mit hoher Geschwindigkeit miteinander kollidieren. Für einen winzigen Moment können dabei Bedingungen entstehen, die jenen in extrem dichter kosmischer Materie ähneln.
Was Millionen oder Milliarden Kilometer entfernt im Weltall geschieht, soll dadurch teilweise in einem Labor am Stadtrand von Darmstadt untersucht werden können.
Vier große Forschungsbereiche sind geplant
Die wissenschaftlichen Arbeiten bei FAIR werden in vier große Bereiche gegliedert.
APPA beschäftigt sich unter anderem mit Atomphysik, Plasmaphysik und Anwendungen. CBM untersucht stark verdichtete Kernmaterie. NUSTAR konzentriert sich auf Kernstruktur, Astrophysik und Kernreaktionen. PANDA wiederum nutzt Antiprotonen, um fundamentale Fragen zur Struktur der Materie zu erforschen.
Gerade PANDA zeigt, welche Möglichkeiten die neue Anlage eröffnen soll. Wissenschaftler wollen mit Antiprotonen unter anderem Teilchen erzeugen und untersuchen, die theoretisch vorhergesagt wurden, experimentell aber teilweise noch nicht ausreichend erforscht sind.
Rund 3.000 Wissenschaftler sind beteiligt
FAIR ist kein rein deutsches Forschungsprojekt.
Nach Angaben des Forschungszentrums arbeiten bereits rund 3.000 Wissenschaftler aus mehr als 50 Ländern an der Planung des wissenschaftlichen Programms und der Experimentieranlagen. Das Projekt wird von internationalen Partnerstaaten gemeinsam getragen.
Damit entsteht in Darmstadt ein Forschungsstandort, der Wissenschaftler aus zahlreichen Teilen der Welt anzieht.
Auch für die Stadt selbst stärkt das ihre Rolle als internationaler Wissenschaftsstandort. Darmstadt ist bereits Heimat mehrerer großer Forschungseinrichtungen und Hochschulen. FAIR erweitert diese Forschungslandschaft um eine Anlage von internationaler Bedeutung.
Warum stehen dort so viele Gebäude?
Wer Bilder der Baustelle sieht, könnte zunächst vermuten, dass hauptsächlich ein großer Teilchenbeschleuniger gebaut wird. Tatsächlich benötigt FAIR wesentlich mehr Infrastruktur.
Auf dem etwa 150.000 Quadratmeter großen Gelände entstehen 25 Gebäude. Neben dem unterirdischen Beschleunigertunnel werden Experimentierhallen, technische Gebäude und weitere Spezialbauten benötigt. Insgesamt erstrecken sich die verschiedenen Strahlführungen über mehrere Kilometer.
Ein großer Teil der eigentlichen Forschungstechnik ist von außen später kaum sichtbar.
Während oberirdisch große Hallen stehen, verlaufen Beschleuniger und Strahlführungen teilweise tief unter dem Gelände.
Wie weit ist FAIR 2026?
Das Projekt hat inzwischen einen entscheidenden Übergang erreicht.
Die Gebäude der derzeitigen Realisierungsstufe sind fertiggestellt und die Installation der technischen Anlagen ist weit fortgeschritten. Bereits 2024 begann der Einbau der ersten Komponenten der eigentlichen Beschleunigermaschine. Dazu gehören supraleitende Magnete mit einem Gewicht von jeweils rund drei Tonnen. Insgesamt sind 108 solcher Magnete vorgesehen.
Ein im Januar 2026 veröffentlichter Zeitraffer dokumentiert sieben Jahre Baufortschritt. Darin ist zu sehen, wie sich die Baustelle seit 2018 von den ersten Erdarbeiten über Rohbauten bis zu fertiggestellten Gebäuden und der Installation technischer Systeme entwickelt hat.
Nach Angaben von GSI liefen auch im Mai 2026 die Installations- und Inbetriebnahmearbeiten an der technischen Gebäudeausrüstung und den Beschleunigeranlagen planmäßig weiter.
Wann geht FAIR vollständig in Betrieb?
Bei einem Projekt dieser Größenordnung erfolgt die Inbetriebnahme nicht mit einem einzigen Knopfdruck.
Die zahlreichen Beschleunigerkomponenten und Experimente müssen schrittweise installiert, geprüft und miteinander verbunden werden. Der FAIR Council hat bereits einen eigenen Inbetriebnahmehaushalt für 2026 beschlossen und arbeitet an der weiteren Roadmap für die schrittweise Inbetriebnahme.
Deshalb ist es sinnvoller, von mehreren Inbetriebnahmephasen zu sprechen als von einem einzigen Eröffnungstag.
Während Teile der bestehenden GSI-Anlage bereits seit Jahrzehnten Forschung ermöglichen, wird FAIR Schritt für Schritt zusätzliche Beschleuniger- und Experimentiermöglichkeiten eröffnen.
Was hat die bestehende GSI mit FAIR zu tun?
FAIR entsteht nicht auf der grünen Wiese.
Das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung bildet die technische Grundlage der neuen Anlage. Seine vorhandenen Beschleuniger werden künftig als erste Stufe genutzt, bevor die Teilchen in die neuen FAIR-Systeme gelangen.
GSI ist international bereits seit Jahrzehnten für Schwerionenforschung bekannt. Mit FAIR wird die bestehende Infrastruktur erheblich erweitert.
Dadurch können Anlagen weitergenutzt werden, die bereits vorhanden sind, während gleichzeitig vollkommen neue Möglichkeiten entstehen.
Forschung könnte auch medizinische Anwendungen beeinflussen
Bei FAIR geht es vor allem um Grundlagenforschung. Dennoch können Erkenntnisse aus der Schwerionenforschung später auch praktische Anwendungen ermöglichen.
Das GSI Helmholtzzentrum verfügt beispielsweise über umfangreiche Erfahrung mit der Bestrahlung von Tumoren durch Ionen. Forschende arbeiten weiterhin an der Weiterentwicklung entsprechender Technologien und Therapieansätze.
Auch Materialwissenschaft, Strahlenbiologie und weitere Anwendungsgebiete gehören zum Forschungsumfeld.
Das bedeutet nicht, dass FAIR selbst ein Krankenhaus oder Therapiezentrum wird. Erkenntnisse und Technologien aus der Beschleunigerforschung können jedoch langfristig auch außerhalb der Grundlagenphysik Bedeutung bekommen.
FAIR macht Darmstadt international noch sichtbarer
Darmstadt trägt bereits offiziell den Zusatz Wissenschaftsstadt. Mit FAIR bekommt dieser Begriff eine zusätzliche Dimension.
Wissenschaftler aus mehr als 50 Ländern arbeiten an dem Projekt. Gleichzeitig entsteht eine Infrastruktur, die künftig internationale Forschungsteams für Experimente nach Darmstadt bringen soll.
FAIR und GSI beschäftigen zusammen rund 1.580 Menschen. Zusätzlich kommen nach Angaben von FAIR jährlich etwa 1.000 externe Wissenschaftler für Experimente an die bestehenden Anlagen.
Damit wirkt das Forschungszentrum auch über die eigentliche Wissenschaft hinaus auf Darmstadt und die Region.
Wer sich fragt, wie Darmstadt geografisch in die Region einzuordnen ist, findet dazu unseren Überblick darüber, welche Städte zu Südhessen gehören.
Kann man FAIR selbst besichtigen?
GSI und FAIR bieten Möglichkeiten, den Forschungsstandort kennenzulernen. Auf den offiziellen Seiten werden unter anderem Führungen durch GSI und FAIR angeboten. Daneben gibt es Informationsveranstaltungen und öffentliche Wissenschaftsangebote.
Gerade wer die Dimensionen der Anlage verstehen möchte, bekommt bei einem Blick auf die Baustelle und die bestehende Beschleunigertechnik einen anderen Eindruck als durch Zahlen allein.
Auch in der Darmstädter Innenstadt bringt GSI/FAIR Wissenschaft immer wieder näher an die Bevölkerung. Mit dem Science Pop-up wurde beispielsweise ein Informationsangebot in der Innenstadt geschaffen.
Ein Teilchenbeschleuniger von internationaler Bedeutung direkt vor der Haustür
Von außen wirkt FAIR zunächst wie ein riesiges Bauprojekt am nördlichen Rand Darmstadts. Tatsächlich entsteht dort jedoch eine Forschungsanlage, die grundlegende Fragen beantworten soll: Wie ist Materie aufgebaut? Was passiert unter extremen Bedingungen? Wie entstehen chemische Elemente? Und welche Eigenschaften besitzt Materie im Inneren eines Neutronensterns?
Der neue SIS100-Ring mit seinen 1.100 Metern Umfang bildet dafür das technische Herzstück. Zusammen mit den vorhandenen GSI-Beschleunigern, weiteren Speicherringen und Experimentierstationen entsteht eine Anlage, an der Wissenschaftler aus aller Welt forschen sollen.
FAIR Darmstadt ist damit nicht einfach ein weiterer Forschungsbau. Das Projekt soll Darmstadt zu einem der international bedeutenden Standorte für die Erforschung von Materie mit Ionen und Antiprotonen machen.