CERN, Europska organizacija za nuklearna istraživanja, želi izgraditi sudarač čestica koji će patuljati Veliki hadronski sudarač (LHC). LHC je napravio važna otkrića, a planirana unapređenja snage osiguravaju da će raditi na fizičkim problemima u budućnosti. Ali na kraju, to neće biti dovoljno da otkrijete tajne fizike. Na kraju će nam trebati nešto veće i snažnije.
Unesite budući kružni sudarač (FCC.) FCC će premašiti veličinu LHC-a po redoslijedu. 15. siječnja suradnja FCC-a objavila je svoje izvješće o konceptualnom dizajnu (CDR) u kojem su izložene mogućnosti za CERN-ov budući kružni sudarač.
FCC je dio CERN-ovog plana puta za njihovu budućnost. U 2014. godini CERN je počeo proučavati FCC koncept u pripremi za život nakon LHC-a. LHC uskoro nikamo ne ide, u stvari se trenutno nadograđuje. Ali postoji ograničenje onoga što može učiniti i ograničenje onoga koliko može biti snažno. Na kraju će trebati nasljednika.
"FCC bi osigurao elektronsko-pozitronski, protonski-protonski i ionsko-ionski sudar pri neviđenim energijama i intenzitetima ..."
Izjava za javnost CERN-a, 15. siječnja 2019. godine.
Trenutno je ovo izvješće o strategiji i procesu. Prema priopćenju CERN-a, Europa bi trebala biti "u stanju predložiti ambiciozni projekt akceleratora nakon LHC-a u CERN-u do sljedećeg ažuriranja strategije". Kaže se, "FCC bi osigurao elektronsko-pozitronski, protonski-protonski i ionsko-ionski sudar pri neviđenim energijama i intenzitetima, uz mogućnost sudaranja elektrona-protona i elektrona-iona."
“Izvješće o konceptualnom dizajnu FCC-a izuzetan je uspjeh. To pokazuje ogroman potencijal FCC-a da poboljša naše znanje iz osnovne fizike i unaprijedi mnoge tehnologije sa širokim utjecajem na društvo “, rekla je generalna direktorica CERN-a Fabiola Gianotti. "Predstavljajući nove, zastrašujuće izazove, FCC bi imao veliku korist od CERN-ove stručnosti, kompleksa za ubrzavanje i infrastrukture, koji su razvijeni više od pola stoljeća."
U najavi se usredotočuje na otkriće Higgsa-Bozona na LHC-u. To je bilo izvanredno otkriće i to je teorija dugo predviđala. Ali postoji mnogo toga što još uvijek ne znamo o Higgs-Boson-u, a za njegovo razumijevanje trebat će snažniji sudarač čestica od LHC-a. Fizičari misle da bi Higgs-Boson mogao otvoriti potpuno nova vrata u fiziku, ali za otvaranje tih vrata potreban je snažniji sudarač čestica.
FCC protonski sudarač koristio bi se novoj generaciji supravodljivi magneti i pružio bi puno novih prilika za proučavanje fizike. Zamišljen je da izvodi snage od 100 TeV i više, što znači da će omogućiti proučavanje Higgsovih čestica koje djeluju međusobno s krajnjom preciznošću.
Novi sudarač čestica također će upotrijebiti svoju moć za ispitivanje tamne materije, za pokušaj i razumijevanje prevalencije materije nad anti-materijom i za pokušaj objašnjenja neutrinskih masa.
Mogla bi se čak pronaći i nove masivne čestice, a omogućilo bi temeljito istraživanje uloge elektro-slabljenja simetrije u povijesti našeg svemira. FCC bi se sudario i s teškim ionima, održavajući bogat fizički program teških jona za proučavanje stanja materije u ranom svemiru.
Ako se izgradi, FCC bi se nalazio na istom mjestu kao LHC, Ženevski bazen. Novi bi se sudarač čestica nalazio u promjeru između 80 i 100 km (50 do 62 milje).
"Krajnji cilj FCC-a je osigurati protonski akceleracijski prsten od 100 kilometara superprovodnog prstena, s energijom do 100 TeV, što znači da je veličine veće od LHC", rekao je direktor CERN-a za ubrzivače i tehnologiju, Frédérick Bordry. „Vremenska crta FCC predviđa započinjanje s elektronsko-pozitronskim strojem, baš kao što je LEP prethodio LHC-u. To bi omogućilo bogat program koji će koristiti zajednici fizike čestica kroz dvadeset i prvo stoljeće. "
"Protonski su sudarači generacijama alat izbora za pronalaženje nove fizike u najmanjim razmjerima. Veliki protonski sudarač pružio bi skok naprijed u ovom istraživanju i odlučno proširio program fizike izvan rezultata koje daje LHC i mogući elektronsko-pozitronski sudarač. " rekao je direktor CERN-a za istraživanje i računarstvo, Eckhard Elsen.
Novi sudarač čestica bio bi masivan inženjerski projekt. Predviđeni troškovi su u rasponu od 9 milijardi eura za tunel od 100 km. Ako sve ide po planu, započet će s programom fizike 2040. godine, točno na kraju LHC-a visokog svjetla. U početku će sudarač čestica djelovati kao elektronsko-pozitronski sudarač i služio je fizičkoj zajednici 15 do 20 godina. Zatim bi je pretvoren u pretprovodni protonski stroj, istim tunelom, kasnih 2050-ih. To bi koštalo dodatnih 15 milijardi eura.
Kada bude izgrađen, novi će sudarač čestica postati svjetskim centrom za istraživanje fizike čestica, na isti način kao što to ima LHC. Bit će pokretač za inovacije u inženjeringu, tehnologiji, znanosti i industriji. Također će se obučiti sljedeća generacija fizičara i istraživača.
Izvori:
- Priopćenje za javnost: Međunarodna suradnja objavljuje dizajn CERN-a za budući kružni sudarački krug nakon LHC-a
- CERN: LHC visoke svjetlosti
- CERN: Buduća studija kružnog sudara
