Ο διάδοχος του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων 17 δισεκατομμυρίων δολαρίων προχωρά

By | February 7, 2024

Μια μελέτη σκοπιμότητας για το Future Circular Collider του CERN προσδιορίζει πού και πώς θα μπορούσε να κατασκευαστεί το μηχάνημα – αλλά η κατασκευή του απέχει πολύ από το να είναι εγγυημένη

Ο προτεινόμενος μελλοντικός κυκλικός επιταχυντής ή FCC (μεγάλος κύκλος, διακεκομμένο περίγραμμα), θα κατασκευαστεί κοντά στον προκάτοχό του στο CERN, τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (μικρός κύκλος).

Η Ευρώπη προχωρά με σχέδια για την κατασκευή ενός υπερ-επιταχυντή μήκους 91 χιλιομέτρων, 15 δισεκατομμυρίων ελβετικών φράγκων (17 δισεκατομμυρίων δολαρίων) κάτω από τη γαλλική και την ελβετική ύπαιθρο. Το μηχάνημα θα επέτρεπε στους ερευνητές να μελετήσουν λεπτομερώς το μποζόνιο Higgs. Αλλά οι επιστήμονες βρίσκονται υπό πίεση να πείσουν τους χρηματοδότες ότι μια τόσο τεράστια επένδυση αξίζει τον κόπο, δεδομένης της έλλειψης νέας φυσικής που αποκαλύφθηκε από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC).

Λεπτομέρειες του σχεδίου του CERN προέκυψαν από μια ενδιάμεση έκθεση που μελετά τη σκοπιμότητα του Future Circular Collider (FCC), ο οποίος θα ξεπεράσει τον προκάτοχό του, τον LHC μήκους 27 χιλιομέτρων στο CERN, το Ευρωπαϊκό εργαστήριο σωματιδιακής φυσικής κοντά στη Γενεύη της Ελβετίας.

Η πρώτη φάση της μελέτης – η οποία επικεντρώθηκε στον εντοπισμό του πού και πώς θα μπορούσε να κατασκευαστεί ένα τέτοιο μηχάνημα στην περιοχή του CERN – αποκάλυψε «κανένα τεχνικό ή επιστημονικό εμπόδιο» που θα μπορούσε να εμποδίσει την κατασκευή του, δήλωσε ο Eliezer Rabinovici, πρόεδρος του διοικητικού συμβουλίου του CERN. το διοικητικό όργανο του οργανισμού, σε συνέντευξη Τύπου στις 5 Φεβρουαρίου.


Σχετικά με την υποστήριξη της επιστημονικής δημοσιογραφίας

Αν σας αρέσει αυτό το άρθρο, σκεφτείτε να υποστηρίξετε τη βραβευμένη δημοσιογραφία μας, υπογραφή. Με την αγορά μιας συνδρομής, συμβάλλετε στη διασφάλιση του μέλλοντος των εντυπωσιακών ιστοριών σχετικά με τις ανακαλύψεις και τις ιδέες που διαμορφώνουν τον κόσμο μας σήμερα.


Η κατασκευή της μηχανής, η οποία θα απαιτήσει τη διάνοιξη μιας κυκλικής σήραγγας βάθους περίπου 200 μέτρων, θα μπορούσε να ξεκινήσει ήδη από το 2033. Η σήραγγα μήκους 91 χιλιομέτρων, η οποία σύμφωνα με το έργο διακόπτεται από τέσσερα πειραματικά δωμάτια, θα περιβάλλει μια μεγαλύτερη περιοχή από το Σικάγο του Ιλινόις. Το συμβούλιο εξέτασε την έκθεση στις 2 Φεβρουαρίου, αλλά το ίδιο το έγγραφο δεν δημοσιοποιήθηκε. Η πλήρης μελέτη θα δημοσιευθεί το επόμενο έτος, με απόφαση για το εάν θα προχωρήσει ή όχι το έργο που αναμένεται πριν από το 2028.

Ο πρώην γενικός διευθυντής του CERN, Chris Llewellyn Smith, δηλώνει μπερδεμένος με την απόφαση να μην δημοσιεύσει την ενδιάμεση έκθεση, αλλά πιστεύει ότι το CERN βρίσκεται στο σωστό δρόμο, «δεν υπάρχει καμία αμφιβολία γι’ αυτό».

«Έχουν συμπληρωθεί πολλές λεπτομέρειες», αλλά η συνολική ιδέα παρέμεινε σταθερή, κάτι που είναι «πολύ καθησυχαστικό», προσθέτει ο Llewellyn Smith, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Θραύση σωματιδίων

Η σχεδιαζόμενη μηχανή θα συγκρούστηκε με ηλεκτρόνια με τους εταίρους αντιύλης τους, τα ποζιτρόνια, γύρω στο 2045, με στόχο να δημιουργήσει και να μελετήσει με ακρίβεια περίπου ένα εκατομμύριο μποζόνια Higgs. Πολλοί φυσικοί πιστεύουν ότι η μελέτη του σωματιδίου, το οποίο ανακαλύφθηκε το 2012 και αλληλεπιδρά όπως κανένα άλλο, αντιπροσωπεύει τη μεγαλύτερη ευκαιρία της φυσικής να βρει ρωγμές στο Καθιερωμένο Μοντέλο, ένα εξαιρετικά επιτυχημένο αλλά ατελές μοντέλο σωματιδίων και δυνάμεων.

Οι φυσικοί ζήτησαν μια μελέτη σκοπιμότητας του FCC το 2020 ως μέρος μιας άσκησης ιεράρχησης προτεραιοτήτων που είναι γνωστή ως Ευρωπαϊκή Στρατηγική για τη Φυσική των Σωματιδίων. Η Fabiola Gianotti, γενική διευθύντρια του CERN, είπε στους δημοσιογράφους ότι η στρατηγική θεωρούσε το FCC «το πιο πειστικό επιστημονικό όργανο» από αυτά που θεωρούσε.

Η οικοδόμηση της FCC απέχει πολύ από το να έχει ολοκληρωθεί. Ένα μεγάλο μέρος της τιμής των 15 δισεκατομμυρίων ελβετικών φράγκων θα καλυφθεί από τον υπάρχοντα προϋπολογισμό του CERN, πρόσθεσε ο Gianotti. Ωστόσο, το έργο θα συνεχίσει να απαιτεί οικονομικές συνεισφορές από ευρωπαϊκές χώρες που είναι πλήρη μέλη του CERN, και άλλες, όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Ιαπωνία.Η ενημέρωση δεν παρείχε καμία πληροφορία σχετικά με το ποιο μπορεί να είναι αυτό το κόστος. «Φαινόταν ότι απέφευγαν να παρέχουν συγκεκριμένους αριθμούς, όπως το κόστος, και τι θα μπορούσαν να μοιραστούν οι τρίτες χώρες», λέει ο Michael Riordan, ιστορικός φυσικής με έδρα το Eastsound της Ουάσιγκτον.

Περισσότεροι μεγα-επιταχυντές

Εν τω μεταξύ, άλλα έργα «εργοστάσιο Higgs» βρίσκονται σε εξέλιξη σε όλο τον κόσμο. Η ιαπωνική κυβέρνηση έχει εκφράσει ενδιαφέρον να φιλοξενήσει τον από καιρό προγραμματισμένο Διεθνή Γραμμικό Επιταχυντή, ενώ η Κίνα σχεδιάζει μια μηχανή σε σχήμα δακτυλίου που ονομάζεται Επιταχυντής Ποζιτρονίων Κυκλικού Ηλεκτρονίου. Ο Gianotti είπε ότι η European Strategy for Particle Physics βρήκε ότι το FCC είχε μεγαλύτερο φυσικό δυναμικό από έναν γραμμικό επιταχυντή, επειδή μπορούσε να παράγει μποζόνια Higgs με υψηλότερο ρυθμό και επειδή οι ίδιες σήραγγες θα μπορούσαν αργότερα να χρησιμοποιηθούν για μια μηχανή πολύ υψηλότερης ενέργειας που συγκρούεται πρωτόνια.

Δεν είναι όλοι στην κοινότητα της σωματιδιακής φυσικής υπέρ της προτεινόμενης μηχανής του CERN. Η Donatella Lucchesi, σωματιδιακός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Πάντοβα στην Ιταλία, διαφωνεί με την εστίαση του οργανισμού στο FCC. «Δεν πιστεύω ότι αυτό είναι καλό για την κοινότητά μας, για επιστημονικούς και άλλους λόγους». Ο Lucchesi είναι μέρος μιας ομάδας που μελετά μια εναλλακτική τεχνολογία για μελλοντικούς επιταχυντές που βασίζεται σε συγκρουόμενες δέσμες μιονίων αντί ηλεκτρονίων ή πρωτονίων.

Ο Gianotti είπε ότι η οικοδόμηση του FCC δεν θα εμπόδιζε το CERN να συμβάλει σε έναν επιταχυντή μιονίων, μια εγκατάσταση που μια επιρροή ομάδα αμερικανών επιστημόνων είπε τον Δεκέμβριο ότι θα έπρεπε να διερευνηθεί. Τα μιόνια είναι πολύ πιο μαζικά από τα ηλεκτρόνια, επιτρέποντας συγκρούσεις υψηλότερης ενέργειας. Αλλά κανείς δεν γνωρίζει ακόμη αν είναι δυνατό να κατασκευαστεί ένας επιταχυντής μιονίων. «Φυσικά, τώρα θα συνεργαστούμε με τους Βορειοαμερικανούς συναδέλφους μας για το αν σχεδιάζουν να κατασκευάσουν έναν νέο επιταχυντή στις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά αυτό είναι σε εντελώς διαφορετικό χρονοδιάγραμμα από το χρονοδιάγραμμα FCC», είπε.

Μερικοί επιστήμονες υποστηρίζουν ότι το κόστος κατασκευής τέτοιων μεγα-επιταχυντών υπερτερεί των οφελών τους, ειδικά όταν η θεωρία δεν παρέχει σαφείς οδηγίες για το τι θα μπορούσε να ανακαλυφθεί. «Είναι αλήθεια ότι αυτή τη στιγμή δεν έχουμε σαφή θεωρητική καθοδήγηση για το τι πρέπει να αναζητήσουμε», είπε ο Gianotti, αλλά είπε ότι αυτό είναι ένα επιχείρημα υπέρ της κατασκευής μιας νέας μηχανής. «Τα μέσα θα μας επιτρέψουν να κάνουμε ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός στην αντιμετώπιση του ζητήματος, λέγοντάς μας επίσης ποιες είναι οι σωστές ερωτήσεις», είπε.

Αυτό το άρθρο αναπαράχθηκε με άδεια και δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά στις 6 Φεβρουαρίου 2024.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *