CERN, Європейська організація ядерних досліджень, хоче побудувати коллайдер частинок, який буде карликом Великого адронного колайдера (LHC). LHC зробив важливі відкриття, і заплановане оновлення потужностей забезпечує його продовження працювати над проблемами фізики в майбутньому. Але врешті-решт, цього буде недостатньо, щоб розблокувати секрети фізики. Врешті-решт нам знадобиться щось більше і потужніше.
Введіть круговий коллайдер майбутнього (FCC.) FCC перевищить потужність LHC на порядок. 15 січня співпраця FCC опублікувала Звіт про концептуальний дизайн (CDR), в якому викладені варіанти майбутнього кругового колайдера CERN.
FCC є частиною дорожньої карти CERN на їхнє майбутнє. У 2014 році CERN почав вивчати концепцію FCC, готуючись до життя після LHC. LHC не збирається нікуди швидше, адже він зараз модернізується. Але є обмеження того, що він може зробити, і обмеження того, наскільки воно може бути потужним. Врешті-решт, це вимагатиме наступника.
"FCC забезпечив би електронні позитронні, протоно-протонні та іонно-іонні зіткнення при небаченій енергії та інтенсивності ..."
Прес-реліз CERN, 15 січня 2019 року.
Зараз цей звіт стосується стратегії та процесу. Відповідно до прес-релізу CERN, Європа повинна "бути в стані запропонувати амбітний проект для прискорення LHC в CERN до моменту наступного оновлення стратегії". Він також говорить: "FCC забезпечив би електронні позитронні, протоно-протонні та іонно-іонні зіткнення при небачених енергіях та інтенсивностях, з можливістю електронно-протонного та електронно-іонного зіткнень".
«Звіт про концептуальний дизайн FCC є надзвичайним досягненням. Це показує величезний потенціал FCC покращити наші знання з фундаментальної фізики та просунути багато технологій з широким впливом на суспільство », - сказала генеральний директор CERN Фабіола Джанотті. "Представляючи нові, грізні виклики, FCC отримав би велику користь від експертного досвіду, комплексу акселераторів та інфраструктури CERN, які були розроблені понад півстоліття".
Оголошення зосереджується на відкритті Хіггса-Босона в LHC. Це було чудове відкриття, і це було довго передбачуване теорією. Але є багато, що ми досі не знаємо про Хіггса-Босона, і для розуміння цього знадобиться більш потужний колайдер частинок, ніж LHC. Фізики вважають, що Хіггс-Босон міг би відкрити цілком нові двері у фізику, але для відкриття цих дверей потрібен більш потужний колайдер частинок.
Протонний колайдер FCC використовував би надпровідні магніти нового покоління та надав би багато нових можливостей для вивчення фізики. Він розроблений для роботи на енергії 100 ТеВ і вище, а значить, це дозволить вивчати частинки Хіггса, що взаємодіють між собою з надзвичайною точністю.
Новий збірник частинок також використає свою силу для дослідження темної речовини, для того, щоб спробувати і зрозуміти перевагу речовини над антиматеріалом та спробувати пояснити маси нейтрино.
Він навіть міг би знайти нові масивні частинки і дозволив би грунтовно дослідити роль порушення електромолочної симетрії в історії нашого Всесвіту. FCC також зіткнеться з важкими іонами, підтримуючи насичену програму фізики важких іонів для вивчення стану речовини в ранньому Всесвіті.
Якщо його збудують, FCC опинився б на тому ж місці, що і LHC, басейні Женеви. Новий коллайдер частинок мав би діаметром від 80 до 100 км (50 до 62 миль).
"Кінцевою метою FCC є створення 100-кілометрового надпровідного протонного прискорювального кільця з енергією до 100 ТеВ, що означає на порядок більш потужного, ніж LHC", - сказав директор з прискорень і технологій CERN Фредерік Бордрі. "Шкала часу FCC передбачає, що починається з електронно-позитронної машини, точно так само, як LEP передував LHC. Це дало б змогу забезпечити насичену програму на користь спільноти фізики частинок протягом двадцять першого століття.
«Протонні колайдери були поколінням інструментом вибору для того, щоб зайнятися новою фізикою в найменших масштабах. Великий протонний колайдер дав би стрибок уперед в цьому дослідженні і рішуче розширить програму фізики за результатами, що надаються LHC та можливим електрон-позитронним колайдером ". сказав директор CERN з досліджень та обчислень, Екхард Елсен.
Новий коллайзер для частинок буде масовим інженерним проектом. Прогнозована вартість становить 9 мільярдів євро для тунелю на 100 км. Якщо все піде за планом, вона розпочне свою програму фізики в 2040 році, прямо в кінці LHC High-Luminosity. Спочатку коллайдер частинок діяв би як електрон-позитронний колайдер і слугував фізичній спільноті протягом 15 - 20 років. Потім він буде перетворений на надпровідну протонну машину, використовуючи той же тунель, наприкінці 2050-х років. Це коштувало б додатково 15 мільярдів євро.
Коли його збудують, новий коллайдер частинок стане світовим центром досліджень фізики частинок, як і LHC. Це стане рушієм для інновацій у галузі техніки, техніки, науки та промисловості. Він також буде готувати наступне покоління фізиків та дослідників.
Джерела:
- Прес-реліз: Міжнародна співпраця публікує концепцію майбутнього кругового коллайдера пост-LHC в ЦЕРНі
- ЦЕРН: LHC високої освітленості
- CERN: Майбутні кругові колайдери
