Eiropas Kodolpētījumu organizācija CERN vēlas izveidot daļiņu sadursmi, kas apgrūtina Lielo hadronu sadursmi (LHC). LHC ir veikusi nozīmīgus atklājumus, un plānotie jaudas uzlabojumi nodrošina, ka tas arī turpmāk strādās pie fizikas problēmām. Bet galu galā ar to nepietiks, lai atslēgtu fizikas noslēpumus. Galu galā mums būs vajadzīgs kaut kas lielāks un jaudīgāks.
Ievadiet turpmāko riņķveida sadursmi (FCC.). FCC pārsniegs jaudas LHC ar lieluma secību. 15. janvārī FCC sadarbība izlaida savu konceptuālā dizaina ziņojumu (CDR), kurā izklāstītas CERN nākotnes riņķveida iznīcinātāja iespējas.
FCC ir daļa no CERN viņu nākotnes ceļa kartes. CERN 2014. gadā sāka studēt FCC koncepciju, gatavojoties dzīvei pēc LHC. LHC drīz nekur nebrauks, patiesībā tas šobrīd tiek jaunināts. Tomēr tam ir ierobežots spēja un tas, cik spēcīgs tas var būt. Galu galā tas prasīs pēcteci.
"FCC nodrošinātu elektronu-pozitronu, protonu-protonu un jonu-jonu sadursmes ar nepieredzētām enerģijām un intensitāti ..."
CERN paziņojums presei, 2019. gada 15. janvāris.
Šobrīd šis ziņojums ir par stratēģiju un procesu. Saskaņā ar CERN paziņojumu presei, Eiropai “vajadzētu būt iespējai ierosināt vērienīgu post-LHC paātrinātāja projektu CERN līdz nākamajam stratēģijas atjauninājumam”. Tajā arī teikts: "FCC nodrošinātu elektronu-pozitronu, protonu-protonu un jonu-jonu sadursmes ar nepieredzētām enerģijām un intensitāti, ar elektronu-protonu un elektronu-jonu sadursmju iespējamību."
“FCC konceptuālā projekta ziņojums ir ievērojams sasniegums. Tas parāda FCC milzīgo potenciālu uzlabot mūsu zināšanas par pamata fiziku un attīstīt daudzas tehnoloģijas, kurām ir plaša ietekme uz sabiedrību ”, sacīja CERN ģenerāldirektore Fabiola Gianotti. "Iepazīstinot ar jauniem, biedējošiem izaicinājumiem, FKT gūtu lielu labumu no CERN kompetences, akseleratora kompleksa un infrastruktūras, kas ir izstrādātas vairāk nekā pusgadsimta laikā."
Paziņojumā galvenā uzmanība tiek pievērsta Higsa-Bosona atklāšanai LHC. Tas bija ievērojams atklājums, un tāds, ko jau ilgi paredzēja teorija. Bet vēl ir daudz, ko mēs joprojām nezinām par Higsa-Bosonu, un, lai to saprastu, būs vajadzīgs jaudīgāks daļiņu sadurējs nekā LHC. Fiziķi domā, ka Higss-Bosons varētu atvērt fizikā pilnīgi jaunas durvis, taču, lai tās atvērtu, ir vajadzīgs jaudīgāks daļiņu sadursme.
FCC protonu sadursme izmantotu jaunās paaudzes supravadošos magnētus un sniegtu daudz jaunu iespēju fizikas studijās. Tas ir paredzēts darbam ar 100 TeV un augstāku enerģiju, kas nozīmē, ka tas ļaus pētīt Higsa daļiņas, kas mijiedarbojas savā starpā ar ļoti lielu precizitāti.
Jaunais daļiņu sadurējs izmantos arī savas spējas, lai zondētu tumšo vielu, mēģinātu izprast vielas pārsvaru pār anti-matēriju un mēģināt izskaidrot neitrīno masas.
Tas pat varētu atrast jaunas masīvas daļiņas un ļautu rūpīgi izpētīt elektrisko signālu simetrijas pārrāvuma lomu mūsu Visuma vēsturē. FCC sadursies arī ar smagajiem joniem, uzturot bagātīgu smago jonu fizikas programmu, lai pētītu matērijas stāvokli agrīnajā Visumā.
Ja to uzbūvētu, FCC atrastos tajā pašā vietā, kur LHC, Ženēvas baseinā. Jaunā daļiņu sadursme būs diametrā no 80 līdz 100 km (no 50 līdz 62 jūdzēm).
"FCC galvenais mērķis ir nodrošināt 100 kilometru supravadošu protonu akseleratora gredzenu ar enerģiju līdz 100 TeV, kas nozīmē lieluma secību, kas ir jaudīgāka nekā LHC", sacīja CERN paātrinātāju un tehnoloģiju direktors Frédérick Bordry. “FCC laika skala paredz sākt ar elektronu-pozitronu mašīnu tāpat kā LEP pirms LHC. Tas ļautu bagātīgai programmai dot labumu daļiņu fizikas kopienai visā divdesmit pirmajā gadsimtā. ”
“Protonu sadursmes ierīces ir bijis paaudžu izvēlēts rīks, lai izveidotu jaunu fiziku vismazākajā mērogā. Liels protonu sadursme parādītu lēcienu uz priekšu šajā izpētē un izlēmīgi pagarinātu fizikas programmu, pārsniedzot LHC sniegtos rezultātus un iespējamo elektronu-pozitronu sadursmi. ” sacīja CERN pētniecības un skaitļošanas tehnikas direktors Ekhards Elsens.
Jaunais daļiņu sadursme būtu masīvs inženierijas projekts. Paredzētās izmaksas ir 9 miljardu eiro diapazonā par 100 km tuneli. Ja viss noritēs pēc plāna, tā fizikas programmu sāks 2040. gadā, tieši LHC ar augstu apgaismojumu beigās. Sākumā daļiņu sadurējs darbotos kā elektronu-pozitronu sadursme un kalpotu fizikas aprindām 15 līdz 20 gadus. Pēc tam 2050. gadu beigās tas tiks pārvērsts par supravadošu protonu mašīnu, izmantojot to pašu tuneli. Tas maksātu papildu 15 miljardus eiro.
Kad tas tiks uzbūvēts, jaunais daļiņu sadurējs kļūs par pasaules daļiņu fizikas pētījumu centru, tāpat kā LHC. Tas būs inovāciju virzītājspēks inženierzinātnēs, tehnoloģijās, zinātnē un rūpniecībā. Tas apmācīs arī nākamo fiziķu un pētnieku paaudzi.
Avoti:
- Paziņojums presei: Starptautiskā sadarbība CERN publicē nākotnes riņķveida sadursmju pēc-LHC koncepcijas dizainu
- CERN: augstas gaismas LHC
- CERN: nākotnes cirkulārā sadursmes pētījums
