Μετά τον «Μεγάλο» Επιταχυντή Αδρονίων, ο «Πολύ Μεγάλος». Physicists plan to build a bigger LHC

Discoveries at the Large Hadron Collider, now being upgraded, will inform designs for the next accelerator. ANNA PANTELIA/CERN

Έπειτα από την περυσινή ανακάλυψη του περίφημου μποζονίου του Χιγκς στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN, η σωματιδιακή φυσική προετοιμάζεται για το επόμενο βήμα. Αμερικανοί ερευνητές παρουσίασαν το όραμά τους για τον «Πολύ Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων», ο οποίος θα απαιτούσε μια κυκλική σήραγγα τέσσερις φορές μακρύτερη και θα προσέφερε επτά φορές υψηλότερη ενέργεια στις συγκρούσεις σωματιδίων.

Απλά...γιγάντιο

Δεδομένου του κόστους και της περιπλοκότητας των σύγχρονων επιταχυντών, οι φυσικοί πρέπει να προγραμματίζουν τέτοιου είδους πειράματα δεκαετίες πριν από την έναρξή τους, επισημαίνει στο δικτυακό τόπο της επιθεώρησης «Nature» ο Μάικλ Πέσκιν, θεωρητικός φυσικός του αμερικανικού Εθνικού Εργαστηρίου Επιταχυντών στο Μένλο Παρκ της Καλιφόρνια.

Στις 2 Νοεμβρίου, ο Πέσκιν παρουσίασε ένα γενικό σχέδιο για τον Πολύ Μεγάλο Επιταχυντή (VLHC) σε συμβουλευτική επιτροπή της αμερικανικής κυβέρνησης.  Οι σωματιδιακοί φυσικοί απαιτούν από το γιγάντιο μηχάνημα να είναι σε θέση να προκαλεί συγκρούσεις πρωτονίων με ενέργεια 100 TeV. Συγκριτικά, ο LHC του CERN προσέφερε μέχρι σήμερα ενέργειες 7 ΤeV και τώρα βρίσκεται εκτός λειτουργίας για εργασίες αναβάθμισης που θα ανεβάσουν το νούμερο στα 14 TeV.

H σήραγγα του LHC στο CERN. Το υπόγειο τούνελ του VLHC θα ήταν τέσσερις φορές μακρύτερο.

Σε γενικές γραμμές, όσο υψηλότερη είναι η ενέργεια των συγκρούσεων τόσο πιο κοντά μπορούν να πλησιάσουν τα πειράματα τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης που γέννησε το Σύμπαν. Ο VLHC θα μπορούσε έτσι να προσφέρει απαντήσεις για ορισμένα ερωτήματα που αδυνατεί να αντιμετωπίσει ο LHC. Θα μπορούσε για παράδειγμα να εξηγήσει γιατί το μποζόνιο του Χιγκς, το οποίο εμπλέκεται στο μηχανισμό που δίνει στην ύλη τη μάζα της, έχει το ίδιο τόσο μεγάλη μάζα. Άλλα καυτά ερωτήματα είναι η σύσταση της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης που γεμίζει το Σύμπαν καθώς και η υπερσυμμετρία, μια αναπόδεικτη θεωρία σύμφωνα με την οποία κάθε γνωστό σωματίδιο αντιστοιχεί και και ένα «υπερσυμμετρικό» σωματίδιο μεγαλύτερης μάζας.

Οι διαστάσεις

Η απαίτηση για τόσο υψηλές ενέργειες αυξάνει και τις διαστάσεις που απαιτείται να έχει ο VLHC. Ο επιταχυντής θα χρειαζόταν μια υπόγεια κυκλική σήραγγα μήκους 100 χιλιομέτρων, συγκριτικά με τα 27 χιλιόμετρα στη σήραγγα του προκατόχου του. Η υλοποίηση ενός τόσο φιλόδοξου έργου θα απαιτούσε επίσης προόδους σε τεχνικό επίπεδο, όπως η ανάπτυξη υπεραγώγιμων μαγνητών που λειτουργούν σε πολύ ισχυρότερα μαγνητικά πεδία.

Σίγουρα θα περάσουν χρόνια μέχρι να εξασφαλιστεί χρηματοδότηση και να επιλεγεί τοποθεσία για τον VHLC, εφόσον βέβαια λάβει το πράσινο φως η κατασκευή του. Στο μεταξύ, το CERN σχεδιάζει έναν επιταχυντή ανάλογης ισχύος ο οποίος θα μπορούσε να ξεκινήσει να κατασκευάζεται τη δεκαετία του 2020 κάτω από τη Λίμνη της Γενεύης.