CERN, Európska organizácia pre jadrový výskum, chce postaviť zrážač častíc, ktorý bude trpasličieho veľkého hadrónového zrážača (LHC). LHC urobil dôležité objavy a plánované vylepšenia jeho sily zaisťujú, že bude pokračovať v práci na problémoch s fyzikou do budúcnosti. Ale nakoniec to nebude stačiť na odhalenie tajomstiev fyziky. Nakoniec potrebujeme niečo väčšie a silnejšie.
Vstúpte do budúceho okružného nárazníka (FCC.) FCC prekročí LHC pri výkone rádovo. Spolupráca FCC 15. januára vydala správu o koncepčnom dizajne (CDR), v ktorej sú uvedené možnosti pre budúce kolízne kliešte CERN.
FCC je súčasťou cestovnej mapy CERN pre ich budúcnosť. V roku 2014 spoločnosť CERN začala študovať koncepciu FCC v rámci prípravy na život po LHC. LHC sa nikam nedostane v dohľadnej dobe, v skutočnosti sa práve inovuje. Existuje však limit, čo môže urobiť, a limit, aký silný môže byť. Nakoniec to bude vyžadovať nástupcu.
„FCC by poskytoval zrážky elektrón-pozitrón, protón-protón a ión-ión pri bezprecedentných energiách a intenzitách ...“
Tlačová správa CERN, 15. januára 2019.
Táto správa sa práve teraz zaoberá stratégiou a procesom. Podľa tlačovej správy CERN by Európa mala byť „schopná navrhnúť ambiciózny projekt urýchľovača po LHC v CERN v čase ďalšej aktualizácie stratégie“. Ďalej uvádza: „FCC by poskytoval zrážky elektrón-pozitrón, protón-protón a ión-ión pri bezprecedentných energiách a intenzitách, s možnosťou zrážok elektrón-protón a elektrón-ión.“
„Správa o koncepčnom dizajne FCC je pozoruhodný úspech. Poukazuje na obrovský potenciál FCC na zlepšenie našich vedomostí o základnej fyzike a na pokrok v mnohých technológiách so širokým dopadom na spoločnosť, “uviedla generálna riaditeľka CERN Fabiola Gianotti. „Pri predstavovaní nových, skľučujúcich výziev by FCC mala veľký úžitok z odbornosti, komplexnosti urýchľovača a infraštruktúr CERN, ktoré boli vyvinuté už viac ako pol storočia.“
Oznámenie sa zameriava na objav Higgs-Boson na LHC. Bol to pozoruhodný objav, ktorý bol teóriou dlho predpovedaný. O Higgsovho Bosonovi však stále veľa nevieme a pochopíme, že si to bude vyžadovať silnejší zrážač častíc ako LHC. Fyzici si myslia, že Higgs-Boson mohol otvoriť úplne nové dvere do fyziky, ale na ich otvorenie je potrebný silnejší zrážač častíc.
Protokolník FCC by používal supravodivé magnety novej generácie a poskytol by veľa nových príležitostí na štúdium fyziky. Je navrhnutý tak, aby fungoval pri energiách 100 TeV a vyšších, čo znamená, že by to umožnilo štúdium Higgsových častíc vzájomne interagujúcich s extrémnou presnosťou.
Nový urýchľovač častíc bude tiež využívať svoju silu na zisťovanie temnej hmoty, na pokus o pochopenie prevahy hmoty nad anti-hmotou a na vysvetlenie neutrínových hmôt.
Mohla by dokonca nájsť nové masívne častice a umožnila by dôkladné preskúmanie úlohy prerušenia elektrospotrebičovej symetrie v histórii nášho vesmíru. FCC by tiež zrážala ťažké ióny, čím by podporovala bohatý program fyziky ťažkých iónov na štúdium stavu hmoty v ranom vesmíre.
Ak by bol FCC postavený, bol by na rovnakom mieste ako LHC, Ženevská kotlina. Nový zrážač častíc by mal mať priemer medzi 80 a 100 km (50 až 62 míľ).
„Konečným cieľom FCC je poskytnúť supravodivý kruhový urýchľovač protónov so 100 kilometrami s energiou až 100 TeV, čo znamená rádovo silnejší rád ako LHC,“ uviedol Frédérick Bordry, riaditeľ CERN pre urýchľovače a technológie. „Časová os FCC počíta so začatím s elektrón-pozitrónovým strojom, rovnako ako LEP predchádzala LHC. To by umožnilo bohatému programu prospieť komunite fyziky častíc počas 21. storočia. “
„Protonové zrážky boli pre generácie nástrojom voľby na generovanie novej fyziky v najmenšom meradle. Veľký protónový zrážač by v tomto výskume predstavoval skok vpred a rozhodujúcim spôsobom by rozšíril fyzikálny program nad rámec výsledkov poskytnutých LHC a možného zrážača elektrón-pozitrón. ““ uviedol riaditeľ CERN pre výskum a výpočty, Eckhard Elsen.
Nový zrážač častíc by bol obrovským inžinierskym projektom. Predpokladané náklady sa pohybujú v rozmedzí 9 miliárd EUR na 100 km tunel. Ak všetko pôjde podľa plánu, jeho fyzikálny program by sa začal v roku 2040, hneď na konci vysokoholnatého LHC. Spočiatku by urýchľovač častíc fungoval ako zrážač elektrónov a pozitrónov a slúžil by fyzickej komunite po dobu 15 až 20 rokov. Koncom 50-tych rokov sa potom zmenil na supravodivý protónový stroj využívajúci ten istý tunel. To by stálo ďalších 15 miliárd EUR.
Keď sa postaví, nový nárazník častíc sa stane svetovým centrom pre výskum fyziky častíc, rovnako ako LHC. Bude hnacou silou inovácií v strojárstve, technológiách, vede a priemysle. Taktiež vyškolí ďalšiu generáciu fyzikov a výskumných pracovníkov.
Zdroj:
- Tlačová správa: Medzinárodná spolupráca zverejňuje koncepciu dizajnu budúceho kruhového kolízora po LHC v CERN
- CERN: LHC s vysokou svietivosťou
- CERN: Štúdia budúceho obežníka
