CERN, Evropska organizacija za jedrske raziskave, želi zgraditi trkalnik delcev, ki bo pritrdil Veliki hadronski trkalnik (LHC). LHC je naredil pomembna odkritja in načrtovana nadgradnja zmogljivosti zagotavlja, da bo še naprej delal na fizikalnih težavah v prihodnosti. Toda sčasoma ne bo dovolj, da bi razkrili skrivnosti fizike. Sčasoma bomo potrebovali nekaj večjega in močnejšega.
Vpišite krožni trkalnik prihodnosti (FCC.) FCC bo presegel LHC v moči za vrstni red. 15. januarja je organizacija FCC objavila svoje poročilo o konceptualnem oblikovanju (CDR), ki določa možnosti za CERN-ov prihodnji krožni trkalnik.
FCC je del CERN-ovega načrta za njihovo prihodnost. Leta 2014 je CERN začel proučevati koncept FCC v pripravah na življenje po LHC. LHC ne bo kamor koli kmalu, v resnici je zdaj nadgrajen. Vendar je omejitev tega, kar lahko počne, in omejitev, kako močna je. Sčasoma bo potreben naslednik.
"FCC bi zagotovil elektronsko-pozitronsko, protonsko-protonsko in ionsko-ionsko trčenje z neverjetnimi energijami in intenzivnostmi ..."
Sporočilo za javnost CERN, 15. januarja 2019.
Trenutno je to poročilo o strategiji in postopku. V sporočilu za javnost CERN-a bi morala biti Evropa "sposobna predlagati ambiciozen projekt pospeševalnika LHC v CERN-u do naslednje posodobitve strategije". Prav tako piše: "FCC bi zagotovil elektronsko-pozitronsko, protonsko-protonsko in ionsko-ionsko trčenje pri neverjetnih energijah in intenzivnostih, z možnostjo trka elektrona-protona in elektrona-iona."
„Poročilo o konceptualnem zasnovi FCC je izjemen dosežek. Pokazuje ogromen potencial FCC za izboljšanje našega znanja temeljne fizike in za napredovanje mnogih tehnologij s širokim vplivom na družbo, "je dejala generalna direktorica CERN-a Fabiola Gianotti. "Medtem ko bi predstavil nove zastrašujoče izzive, bi FCC imel veliko korist od strokovnega znanja in izkušenj, kompleksov za pospeševalnike in infrastrukture CERN, ki so bili razviti več kot pol stoletja."
Objava se osredotoča na odkritje Higgsa-Bosona na LHC. To je bilo izjemno odkritje, ki ga je teorija dolgo predvidevala. Vendar pa o Higgsu-Bosonu še vedno ne vemo veliko, za razumevanje pa bo potreben zmogljivejši trkalnik delcev kot LHC. Fiziki menijo, da bi Higgs-Boson lahko odprl povsem nova vrata v fiziko, a za odpiranje teh vrat je potreben močnejši trkalnik delcev.
Protonski trkalnik FCC bi uporabljal superprevodne magnete nove generacije in bi zagotovil veliko novih priložnosti za študij fizike. Zasnovan je tako, da deluje z energijo 100 TeV in več, kar pomeni, da bi omogočil preučevanje Higgsovih delcev, ki medsebojno delujejo z izjemno natančnostjo.
Novi trkalnik delcev bo uporabil tudi svojo moč za sondiranje temne snovi, za poskus in razumevanje razširjenosti materije nad anti-materijo in za poskus razlage nevtrinskih mas.
Lahko bi celo našel nove masivne delce in bi omogočil temeljito raziskovanje vloge, ki se v zgodovini našega vesolja razpada z elektroakutno simetrijo. FCC bi trčil tudi težke ione, ohranil bogat program fizike težkih ionov za preučevanje stanja snovi v zgodnjem vesolju.
Če bi bil zgrajen, bi bil FCC na istem mestu kot LHC, Ženevski bazen. Novi trkalnik delcev bi imel premer od 80 do 100 km (50 do 62 milj).
"Končni cilj FCC je zagotoviti 100-kilometrski superprevodni protonski pospeševalni obroč z energijo do 100 TeV, kar pomeni, da je velikost močnejša od LHC," je dejal direktor za pospeševalnike in tehnologijo CERN Frédérick Bordry. »Časovna premica FCC predvideva, da se začne z elektronsko-pozitronskim aparatom, tako kot je LEP pred LHC. To bi omogočilo bogat program v korist skupnosti za fiziko delcev skozi enaindvajseto stoletje. "
»Protonski trkalci so generacije orodje za izbiro generacij za najmanjše obsege. Velik protonski trkalnik bi v tem raziskovanju pomenil skok naprej in odločilno podaljšal program fizike nad rezultati, ki jih zagotavlja LHC in morebitni elektron-pozitronski trkalnik. " je dejal direktor za raziskave in računalništvo CERN, Eckhard Elsen.
Nov trkalnik delcev bi bil velik inženirski projekt. Predvideni stroški so v območju 9 milijard eurov za predor na 100 km. Če bo šlo vse po načrtu, bi svoj program fizike začel leta 2040, takoj na koncu LHC z visoko svetilnostjo. Sprva bi trkalnik delcev deloval kot elektronsko-pozitronski trkalnik in fizikalni skupnosti služil 15 do 20 let. Potem bi ga v istih predorih pozno 2050-ih spremenili v superprevodni protonski stroj. To bi stalo dodatnih 15 milijard evrov.
Ko bo zgrajen, bo novi trkalnik delcev postal svetovno središče za raziskavo fizike delcev, enako kot LHC. To bo gonilo inovacij na področju inženiringa, tehnologije, znanosti in industrije. Usposabljala bo tudi naslednjo generacijo fizikov in raziskovalcev.
Viri:
- Sporočilo za javnost: Mednarodno sodelovanje v CERN-u objavlja idejno zasnovo za prihodnji krožni trkalni stroj, ki se nahaja LHC
- CERN: LHC z visoko svetilnostjo
- CERN: Študija krožnega trkalja v prihodnosti
