КАКО ЋЕ ИЗГЛЕДАТИ БУДУЋИ АКЦЕЛЕРАТОР У ЦЕРН-У?

Међународна FCC (Future Circular Collider) колаборација физичара представила је Извештај о концептуалном дизајну (Conceptual Design Report, CDR), четворотомни документ који најављује различите опције за изградњу великог акцелератора будућности који ће заменити моћни акцелeратор који се данас користи у ЦЕРН-у.

У наредне две године, заједница физичара честица ће ажурирати Европску стратегију за физику честица и направити план развоја ове дисциплине након што се пензионише тренутно најмоћнији акцелератор на свету – Велики хадронски сударач (LHC) у ЦЕРН-у.

Ова студија тако предвиђа да, користећи нову генерацију high-field суперпроводних магнета, FCC сударач протона понуди читав спектар нових физичких могућности. Достижући енергије од 100 TeV и више, нови акцелератор би омогућио прецизне студије о томе како Хигсова честица интерагује са другом Хигсовом честицом, а кроз истраживање улоге електрослабог нарушавање симетрије (Хигсов механизам) у историји нашег универзума. Такође би омогућио приступ енергетским скалама без преседана, потрагу за новим честицама са многоструким приликама за велика открића. Додатно, сударао би тешке јоне и тако подржао богат програм физике тешких јона којим би се изучавала стање материје у раном универзуму.

На 90 до 365 GeV електрон-позитрон машина са високом луминозношћу била би први корак. Такав сударач би био веома моћна „Хигсова фабрика“ која би омогућила детекцију нових, ретких процеса и измерила познате честице с прецизношћу која до сада није достигнута. Тако прецизне мере би омогућиле високу осетљивост на могуће мајушне девијације из предвиђања Стандардног модела који би били знаци нове физике. Израда FCC студије почела је 2014. и директно потиче од претходне верзије Европске стратегије која је одобрена у мају 2013. године. Стратегија је препоручила да се предложи дизајн и студија изводљивости како би Европа „била у позицији да предложи амбициозни пост-LHC пројекат акцелератора у ЦЕРН-у до тренутка следећег ажурирања стратегије“.

„Извештај о концептуалном дизајну FCC је изванредно достигнуће. Показује огроман потенцијал FCC-а да унапреди наше знање о фундаменталној физици и да унапреди много технологија са широким утицајем на друштво“, рекла је генерална директорка ЦЕРН-а, Фабијола Ђијаноти. „Мада представља нове, обесхрабрујуће изазове, FCC би имао значајне користи од ЦЕРН-ове експертизе, акцелераторског комплекса и инфраструктура, који су развијани током више од пола века“.

Откриће Хигсовог бозона на LHC-у отворило је нови пут за истраживање, а Хигсов бозон би могао бити прозор у нову физику. Детаљне студије његових особина су зато приоритет за било који будући акцелератор физике високих енергија. Различите опције истраживане у FCC студији нуде јединствену прилику да се изучи природа Хигсовог бозона. Такође, за експерименталне доказе питања као што су тамна материја или доминирање материје над антиматеријом, потребна је физика која превазилази Стандардни модел.

„Крајни циљ FCC-а је изградња 100 километара дугог суперпроводног акцелератора за сударање протона са енергијом до 100 TeV, што је за ред величина снажније од LHC-а“, рекао је ЦЕРН-ов директор за акцелераторе и технологију, Фредерик Бордри. „Хронологија FCC прво предвиђа рад са електрон-позитрон машином, баш као што је LEP претходио LHC-у. Ово би омогућило богат програм од ког би заједница честичних физичара имала користи током 21- века“.

Студија дизајна FCC-а изведена је захваљујући великој међународној сарадњи. Током пет година и са снажном подршком Европске комисије кроз програм Хоризонт 2020, колаборација FCC је укључила више од 1300 сарадника са 150 универзитета, истраживачких института и индустријских партнера који су активно учествовали у дизајнирању, као и истраживању и развоју нових технологија како би припремили одржив развој и ефикасан рад могућег будућег кружног сударача.

„Протонски сударачи су били алат избора за генерацију која је кренула у подухват освајања нове физике на најнижим скалама. Велики сударач протона би представљао скок напред у ово истраживање и одлучно проширио програм физике изван резултата које је омогућио LHC и могући електрон-позитрон сударач“, рекао је ЦЕРН-ов директор за истраживање и рачунарство, Екхард Елсен.

Цена великог кружног електрон-позитрон сударача би био у опсегу од око 9 милијарди евра, укључујући 5 милијарди евра за грађевинске радове на изради 100 километара дугог тунела. Овај сударач служио би заједници физичара широм света током 15 до 20 година. Програм физике би могао започети 2040. године када би наследио високо-луминозни LHC. Процењен трошак за суперпроводну протонску машину која би затим користила исти тунел је око 15 милијарди евра. Ова машина би могла да почне с радом крајем 2050-тих година.

Комплексни инструменти потребни за физику честица инспиришу нове концепте, иновације и револуционарне технологије од којих могу имати користи и друге истраживачке дисциплине и наћи пут до многих примена које имају значајан утицај на економију знања и друштво. Будући кружни сударач би понудио изванредне прилике за индустрију, помажући да се помере границе технологија. Такође би обезбедио изузетну обуку за нове генерације истраживача и инжењера.

Извор фотографија: ЦЕРН

Више о извештају о концептуалном дизајну:

https://fcc-cdr.web.cern.ch/

Фотографије: https://cds.cern.ch/record/2653532

Видео:

https://videos.cern.ch/record/2653671

https://videos.cern.ch/record/2653683

Допунске информације:

http://fcc-cdr.web.cern.ch/webkit/