A CERN, az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet olyan részecske-ütközőt akar építeni, amely megtörné a nagy hadroncsatorna (LHC) modelljét. Az LHC fontos felfedezéseket hajtott végre, és hatalomának tervezett korszerűsítése biztosítja, hogy a jövőben továbbra is a fizika problémáival foglalkozzon. De végül nem lesz elegendő a fizika titkainak feltárására. Végül valami nagyobbra és erősebbre lesz szükségünk.
Lépjen be a Future Circular Colliderbe (FCC.) Az FCC nagyságrenddel meghaladja a teljesítmény LHC-t. Január 15-én az FCC együttműködés kiadta a Koncepcionális Tervezési Jelentést (CDR), amely meghatározza a CERN Future Circular Collider lehetőségeit.
Az FCC része a CERN jövőbeli ütemtervének. 2014-ben a CERN megkezdte az FCC koncepciójának tanulmányozását az LHC utáni élet előkészítéseként. Az LHC hamarosan nem megy sehova, valójában jelenleg frissítik. De van egy korlátozás, hogy mit tud tenni, és egy korlátozás, hogy milyen erős is lehet. Végül utódot igényel.
"Az FCC példátlan energiákkal és intenzitásokkal biztosítja az elektron-pozitron, proton-proton és ion-ion ütközéseket ..."
CERN sajtóközlemény, 2019. január 15.
Jelenleg ez a jelentés a stratégiáról és a folyamatról szól. A CERN sajtóközleménye szerint Európának „abban a helyzetben kell lennie, hogy javaslatot tegyen egy ambiciózus, LHC utáni gyorsító projektet a CERN-en a következő stratégiai frissítés idejére”. Azt is mondja: "Az FCC példátlan energiákkal és intenzitásokkal biztosítja az elektron-pozitron, proton-proton és ion-ion ütközéseket, elektron-proton és elektron-ion ütközésekkel."
„Az FCC tervezési jelentése figyelemre méltó eredmény. Ez megmutatja az FCC óriási potenciálját az alapvető fizika ismereteinek fejlesztésében és számos olyan technológia előmozdításában, amelyek széles körű hatással vannak a társadalomra ”- mondta Fabiola Gianotti, a CERN főigazgatója. "Miközben új, félelmetes kihívásokat mutat be, az FCC nagyban profitálna a CERN több mint fél évszázad alatt kifejlesztett szakértelméből, gyorsítókomplexumából és infrastruktúrájából."
A bejelentés a Higgs-Boson felfedezésére összpontosít az LHC-n. Ez egy figyelemre méltó felfedezés volt, és azt az elmélet régóta jósolta. De még mindig sok még nem ismert a Higgs-Bosonról, és ennek megértése erősebb részecske-ütközőt igényel, mint az LHC. A fizikusok úgy gondolják, hogy a Higgs-Boson egy teljesen új ajtót nyithatna a fizika számára, de ennek az ajtónak a megnyitásához erősebb részecske-ütköző szükséges.
Az FCC proton ütköző új generációs szupravezető mágneseket használna, és sok új lehetőséget kínálna a fizika tanulmányozására. Úgy tervezték, hogy 100 TeV vagy annál nagyobb energián teljesítsen, ami azt jelenti, hogy lehetővé tenné a Higgs-részecskék extrém pontossággal kölcsönhatásba lépő képességének vizsgálatát.
Az új részecske-ütköző a hatalmát arra is felhasználja, hogy megpróbálja megérteni a sötét anyagot, megérteni az anyag prevalenciáját az anti-anyaggal szemben, és megpróbálja megmagyarázni a neutrino tömegeket.
Még új hatalmas részecskéket is találhat, és lehetővé tenné az elektromos szivárgás-szimmetria feltörésének szerepét az univerzumunk történetében. Az FCC emellett ütközne a nehéz ionokkal is, fenntartva egy gazdag nehézion-fizikai programot, hogy megvizsgálja az anyag állapotát a korai világegyetemben.
Építés esetén az FCC ugyanabban a helyben lenne, mint az LHC, a genfi medence. Az új szemcsés ütköző átmérője 80–100 km (50–62 mérföld).
"Az FCC végső célja 100 kilométer hosszú szupravezető protongyorsító gyűrű biztosítása, akár 100 TeV energiáig, ami nagyságrenddel nagyobb, mint az LHC" - mondta Frédickick Bordry, a CERN gyorsító és technológiai igazgatója. „Az FCC ütemterve egy elektron-pozitron gépről indítja el, ahogy a LEP megelőzte az LHC-t. Ez lehetővé tenné egy gazdag programot, hogy a 21. század során a részecskefizika közösségének javát szolgálja. ”
„A proton ütközők a nemzedékek óta a választott eszközök az új fizika kialakításához a legkisebb léptékben. Egy nagy protonütköző előrelépést jelentene ebben a felfedezésben, és határozottan kiterjeszti a fizikai programot az LHC és az esetleges elektron-pozitron ütköző eredményein túl. ” - mondta Eckhard Elsen, a CERN kutatási és számítástechnikai igazgatója.
Az új részecske-ütköző masszív mérnöki projekt lenne. A becsült költség 9 milliárd eurós tartományban van egy 100 km-es alagút számára. Ha minden a terv szerint megy, 2040-ben kezdje meg fizikai programját, közvetlenül a nagy fényerejű LHC végén. Először a részecske-ütköző elektron-pozitron ütközőként működik, és 15-20 évig szolgálja a fizika közösségét. Ezután a 2050-es évek végén szupravezető protongéppé alakul, ugyanazt az alagutat használva. Ez további 15 milliárd euróra kerülne.
Felépítésekor az új részecske-ütköző a részecskefizika kutatásának világközpontjává válik, ugyanúgy, mint az LHC. A mérnöki, a technológiai, a tudományos és az ipari innováció mozgatórugója lesz. Ezenkívül a fizikusok és kutatók következő generációját is kiképzi.
Forrás:
- Sajtóközlemény: A nemzetközi együttműködés közzéteszi a LER utáni körkörös ütköző koncepciójának tervezését a CERN-en
- CERN: Nagy fényerejű LHC
- CERN: Jövőbeli körkörös ütközéses vizsgálat
