Dodano: 22 czerwca 2020r.

Naukowcy z CERN chcą zbudować akcelerator cząstek o długości 100 km

Europejscy naukowcy chcą wybudować zderzacz cząstek o długości 100 km. Tak potężny akcelerator ma pomóc odkryć tajemnice bozonu Higgsa i innych cząstek elementarnych. Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN szuka środków na pokrycie kosztów „superzderzacza”, który może w sposób niewyobrażalny poszerzyć naszą wiedzę z dziedziny fizyki cząstek elementarnych. Nie wszyscy są jednak zadowoleni z decyzji o nowej strategii CERN.

Wielki Zderzacz Hadronów – ATLAS

 

Plan budowy superzderzacza został jednogłośnie zatwierdzony przez radę CERN 19 czerwca. Jednak organizacja będzie potrzebować międzynarodowego wsparcia dla projektu. Jego szacowany koszt to co najmniej 21 mld euro.

Zderzacz nowej generacji

Nowa instalacja zderzająca elektrony z pozytonami może być projektowana i budowana nawet kilkadziesiąt najbliższych lat. Naukowcy chcą, aby zderzacz powstał w pobliżu istniejącego tunelu Wielkiego Zderzacza Hadronów CERN w Genewie. Nowy akcelerator umożliwiłby fizykom badanie właściwości bozonu Higgsa. Potem naukowcy chcą wybudować jeszcze potężniejszą maszynę, która będzie zderzać ze sobą protony.

Ostatnia decyzja oznacza, że CERN może rozpocząć projektowanie zderzacza i sprawdzić, czy jest on w ogóle wykonalny. Jednocześnie naukowcy będą kontynuować inne prace badawczo-rozwojowe nad alternatywnymi projektami, takimi jak zderzacz elektronowo-pozytronowy. - Myślę, że to historyczny dzień dla CERN-u - powiedziała po głosowaniu dyrektor generalna organizacji Fabiola Gianotti.

Były dyrektor generalny CERN Chris Llewellyn-Smith stwierdził, że to „punkt zwrotny” dla organizacji. Jak dotąd naukowcy rozważali kilka różnych wersji zderzacza nowej generacji. Teraz wiadomo już, w którą stronę pójdą dalsze badania. - To ważny krok - stwierdził Llewellyn-Smith, na co dzień fizyk z Uniwersytetu w Oxfordzie w Wielkiej Brytanii.

Dwa etapy

Decyzja znalazła się w dokumencie, zwanym "European Strategy for Particle Physics Update". Przedstawia on wizję dwóch etapów rozwoju badań prowadzonych przez CERN. Pierwszy zakłada budowę zderzacza elektronowo-pozytonowego, który pozwoli na szczegółowe zbadanie właściwości bozonów Higgsa. Kolejnym etapem byłaby budowa zderzacza protonów. Urządzenia umożliwiłoby uzyskanie energii zderzeń na poziomie 100 teraelektronowoltów (TeV). Dla porównania Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), najpotężniejszy akcelerator cząstek na świecie, osiąga energię rzędu 16 TeV.

Celem planowanego urządzenia jest poszukiwanie nowych cząstek oraz rozszerzenie obecnego standardowego modelu fizyki cząstek elementarnych. Duża część technologii, jakiej będzie wymagał końcowy akcelerator nie została jeszcze opracowana i będzie przedmiotem intensywnych badań w nadchodzących dziesięcioleciach. - Jest to bardzo ambitna strategia, która nakreśla jasną przyszłość dla Europy i dla CERN-u przy ostrożnym, stopniowym rozwoju - powiedziała Gianotti.

- Myślę, że z pewnością jest to właściwy kierunek, za którym należy podążać - ocenił Yifang Wang, który kieruje Institute of High Energy Physics (IHEP) Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie. Zaproponowany przez CERN nowy akcelerator jest podobny pod względem koncepcji do propozycji chińskiego zderzacza, którą Wang zainicjował w związku z odkryciem przez LHC bozonu Higgsa w 2012 roku.

Wątpliwości co do inwestycji

Strategia CERN-u przewiduje, że budowa nowego tunelu i akceleratora o długości 100 km rozpocznie się w 2038 r. Do tego czasu laboratorium będzie kontynuowało eksploatację zmodernizowanej wersji Wielkiego Zderzacza Hadronów, który jest obecnie w trakcie przebudowy.

Zanim CERN zacznie nowe inwestycje, będzie musiało szukać nowych środków finansowych, wykraczających poza budżet, który otrzymuje od państw członkowskich. Llewellyn-Smith twierdzi, że kraje spoza Europy, w tym Stany Zjednoczone, Chiny i Japonia, będą mogły przystąpić do CERN-u w celu utworzenia nowej, globalnej organizacji. - Prawie na pewno będziemy potrzebować nowych struktur - powiedział Llewellyn-Smith.

Niektórzy fizycy krytykują plan. Sabine Hossenfelder z Frankfurt Institute for Advanced Studies Niemczech, uważa, że generowanie coraz wyższych energii nie przyniesie nam nowych odkryć poza pomiarami właściwości znanych już cząstek. - Nadal uważam, że to nie jest dobry pomysł - mówi Hossenfelder. - Mówimy o dziesiątkach miliardów. Po prostu uważam, że w tej chwili nie ma wystarczającego potencjału naukowego do prowadzeniu tego rodzaju badań – dodaje.

- Nowy zderzacz będzie poruszał się po niezbadanym terenie – przekonuje z kolei Tara Shears, fizyk na Uniwersytecie w Liverpoolu. Jej zdaniem LHC miał szukać bozonu Higgsa, co było dobrze umotywowane wcześniejszymi przewidywaniami teoretycznymi. - Nie mamy teraz równorzędnych, solidnych przewidywań. Brak wiedzy o tym, gdzie i jak szukać odpowiedzi, stanowi większe wyzwanie i zwiększa ryzyko – przekonuje Shears.

 

Źródło: Nature, fot. CERN