Τετάρτη, 16 Ιανουαρίου 2019

FCC: O αντικαταστάτης του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). International collaboration publishes concept design for a post-LHC future circular collider at CERN

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών (CERN), έδωσε στη δημοσιότητα το σχέδιο του για τη δημιουργία ενός μεγαλύτερου κυκλικού επιταχυντή, ο οποίος θα αποτελέσει το διάδοχο του τωρινού Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Η ελπίδα των επιστημόνων είναι ότι χάρη στον FCC θα ανοίξει ο δρόμος για ανακαλύψεις μιας νέας φυσικής πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model). The proposed layout of the future circular collider. (Image: CERN)

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών (CERN), έδωσε σήμερα, από τη Γενεύη, στη δημοσιότητα, το σχέδιο του για τη δημιουργία ενός μεγαλύτερου κυκλικού επιταχυντή, ο οποίος θα αποτελέσει το διάδοχο του τωρινού Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC).

Layout of a future detector for an energy frontier proton collider able to reach energies of 100 TeV. (Image: CERN)

Ο προτεινόμενος επιταχυντής -με το προσωρινό όνομα Future Circular Collider (FCC)- θα έχει σχεδόν τετραπλάσιο μήκος (100 χιλιομέτρων) σε σχέση με τον LHC και θα είναι σχεδόν δέκα φορές πιο ισχυρός, φθάνοντας σε ενέργεια ως 100 TeV, έτσι ώστε να είναι σε θέση να αναζητήσει νέα υποατομικά σωματίδια. Το κόστος του εκτιμάται σε περίπου 24 δισεκατομμύρια ευρώ, ποσό καθόλου ευκαταφρόνητο, αν και θεωρείται ότι θα καταβληθεί σιγά-σιγά από πολλές χώρες σε διάστημα αρκετών ετών (ίσως άνω των 20).

Δεν λείπουν οι επικριτές που υποστηρίζουν ότι ίσως είναι σπατάλη η κατασκευή ενός νέου ισχυρότερου επιταχυντή, όταν τα χρήματα θα μπορούσαν να δαπανηθούν σε κάτι πιο άμεσα χρήσιμο, όπως η μάχη κατά της κλιματικής αλλαγής ή για νέες βιοϊατρικές ανακαλύψεις.

Όμως η διευθύντρια του CERN Ιταλίδα φυσικός Φαμπιόλα Τζιανότι επέμεινε ότι ο FCC «θα έχει ένα τρομακτικό δυναμικό να βελτιώσει τις γνώσεις μας για τη θεμελιώδη φυσική και να προωθήσει πολλές τεχνολογίες με ευρείες επιπτώσεις στην κοινωνία».

Το σχέδιο του CERN -ένα ογκώδες κείμενο τεσσάρων τόμων που χρειάστηκε πέντε χρόνια για να ετοιμασθεί- θα εξετασθεί από μια διεθνή επιτροπή φυσικών, μαζί την εναλλακτική πρόταση για τη δημιουργία ενός γραμμικού επιταχυντή (CLIC), στο πλαίσιο της νέας Ευρωπαϊκής Στρατηγικής για τη Σωματιδιακή Φυσική, που θα παρουσιασθεί το 2020.

A short film about the Future Circular Collider study for a post-LHC large-scale research facility in particle physics. The film highlights the importance of continue exploring the fundamental questions about the universe and shows the importance of collaboration to tackle the technological challenges of this project. (Video: CERN)

Σύμφωνα με την πρόταση, αρχικά θα δημιουργηθεί ένας κυκλικό τούνελ με μήκος 100 χιλιομέτρων, στο εσωτερικό του οποίου θα γίνονται συγκρούσεις ηλεκτρονίων με ποζιτρόνια (θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια). Το κόστος για αυτή την πρώτη φάση αναμένεται να φθάσει τα 9 δισ. ευρώ, ενώ ο επιταχυντής θα αρχίσει να λειτουργεί γύρω στο 2040 και θα διαρκέσει 15 έως 20 χρόνια.

Στη συνέχεια, στο ίδιο τούνελ θα κατασκευασθεί ένας ισχυρότερος επιταχυντής όπου θα γίνονται συγκρούσεις πρωτονίων και βαρέων ιόντων με ισχύ δεκαπλάσια της σημερινής. Το κόστος προϋπολογίζεται σε 15 δισ. ευρώ και η έναρξη λειτουργίας του προς το τέλος της δεκαετίας του 2050.

Particles of the Standard Model of particle physics. (Image: Daniel Dominguez/CERN)

Η ελπίδα των επιστημόνων είναι ότι χάρη στον FCC θα ανοίξει ο δρόμος για ανακαλύψεις μιας νέας φυσικής πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model).

Curiosity is as old as humankind, and it is CERN’s raison d’être. When the Laboratory was founded, the structure of matter was a mystery. Today, we know that all visible matter in the Universe is composed of a remarkably small number of particles, whose behaviour is governed by four distinct forces. CERN has played a vital role in reaching this understanding. Have we reached the end of the road in understanding nature? Far from it. There is still much to learn about the Higgs boson, the messenger of the Brout-Englert-Higgs field, and many other puzzles remain about how and why matter in the Universe is the way it is. Watch CERN’s contribution to this science in this video: “CERN and the rise of the Standard Model”. (Video: CERN)

Το θεωρητικό αυτό πλαίσιο εξηγεί τη συμπεριφορά της ύλης και των δυνάμεων, αλλά στο σύμπαν υπάρχουν περισσότερα πράγματα να εξηγηθούν, όπως η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια. Πολλοί φυσικοί θεωρούν ότι μένουν και άλλα βασικά σωματίδια για να ανακαλυφθούν, ενώ μεγάλο ζητούμενο είναι επίσης το «πάντρεμα» της βαρύτητας (γενικής σχετικότητας) με την κβαντομηχανική.

Μέχρι σήμερα ο επιταχυντής του CERN έχει αποτύχει να βρει σωματίδια πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο, αλλά ούτε κανείς μπορεί να εγγυηθεί ότι αυτό θα το πετύχει ο μελλοντικός FCC (αν όντως κατασκευασθεί).