CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям, хочет построить коллайдер частиц, который затмит Большой адронный коллайдер (LHC). LHC сделал важные открытия, и запланированные обновления его мощности гарантируют, что он будет продолжать работать над проблемами физики в будущем. Но в конце концов этого будет недостаточно, чтобы раскрыть секреты физики. В конце концов нам понадобится что-то большее и более мощное.
Войдите в будущий круговой коллайдер (FCC.) FCC превысит LHC по мощности на порядок. 15 января в сотрудничестве с FCC был выпущен отчет о концептуальном дизайне (CDR), в котором изложены варианты будущего кругового коллайдера CERN.
FCC является частью дорожной карты CERN для их будущего. В 2014 году ЦЕРН начал изучать концепцию FCC при подготовке к жизни после LHC. LHC никуда не денется в ближайшее время, фактически он обновляется прямо сейчас. Но есть предел тому, что он может сделать, и предел тому, насколько мощным он может быть. В конце концов это потребует преемника.
«FCC будет обеспечивать электрон-позитронные, протон-протонные и ион-ионные столкновения при беспрецедентных энергиях и интенсивностях…»
ЦЕРН Пресс-релиз, 15 января 2019 г.
Прямо сейчас, этот отчет все о стратегии и процессе. Согласно пресс-релизу CERN, Европа должна «быть в состоянии предложить амбициозный проект ускорителя после LHC в CERN к моменту следующего обновления Стратегии». В нем также говорится: «FCC будет обеспечивать электрон-позитронные, протон-протонные и ион-ионные столкновения при беспрецедентных энергиях и интенсивностях с возможностью столкновений электрон-протон и электрон-ион».
«Отчет о концептуальном проектировании FCC является замечательным достижением. Это показывает огромный потенциал FCC для улучшения наших знаний в области фундаментальной физики и для продвижения многих технологий с широким влиянием на общество », - сказала Генеральный директор CERN Фабиола Джанотти. «Представляя новые, грандиозные задачи, FCC извлекла бы большую пользу из опыта ЦЕРН, комплекса ускорителей и инфраструктур, которые развивались более полувека».
Объявление сосредоточено на открытии бозона Хиггса на LHC. Это было замечательное открытие, которое было давно предсказано теорией. Но мы еще многое не знаем о Хиггсе-Бозоне, и для его понимания потребуется более мощный коллайдер частиц, чем LHC. Физики считают, что Хиггс-Бозон может открыть совершенно новую дверь в физику, но чтобы открыть эту дверь, требуется более мощный коллайдер частиц.
Протонный коллайдер FCC будет использовать сверхпроводящие магниты нового поколения и предоставит много новых возможностей для изучения физики. Он разработан для работы при энергиях от 100 ТэВ и выше, что означает, что он позволит изучать частицы Хиггса, взаимодействующие друг с другом с предельной точностью.
Новый коллайдер частиц также будет использовать свою силу, чтобы исследовать темную материю, пытаться понять преобладание вещества над антиматерией и попытаться объяснить массы нейтрино.
Он мог бы даже найти новые массивные частицы и позволил бы тщательно исследовать роль нарушения электрослабой симметрии в истории нашей вселенной. FCC также столкнется с тяжелыми ионами, поддерживая богатую программу по физике тяжелых ионов для изучения состояния вещества в ранней Вселенной.
В случае постройки FCC будет находиться в том же месте, что и LHC, в Женевском бассейне. Новый коллайдер частиц будет иметь диаметр от 80 до 100 км (от 50 до 62 миль).
«Конечная цель FCC - предоставить 100-километровое сверхпроводящее кольцо ускорителя протонов с энергией до 100 ТэВ, что на порядок более мощное, чем у LHC», - сказал директор по ускорителям и технологиям CERN Фредерик Бордри. «Временная шкала FCC предусматривает начало работы с электронно-позитронной машиной, так же как LEP предшествовал LHC. Это позволило бы богатой программе принести пользу сообществу физиков элементарных частиц на протяжении всего двадцать первого века ».
«Протонные коллайдеры были излюбленным инструментом для поколений, чтобы рисковать новой физикой в наименьших масштабах. Большой протонный коллайдер станет шагом вперед в этом исследовании и решительно расширит физическую программу за пределы результатов, предоставленных LHC и возможным электрон-позитронным коллайдером ». сказал директор ЦЕРН по исследованиям и вычислительной технике, Экхард Элсен.
Новый коллайдер частиц будет масштабным инженерным проектом. Прогнозируемая стоимость составляет 9 миллиардов евро для 100-километрового туннеля. Если все пойдет по плану, он начнет свою физическую программу в 2040 году, прямо в конце LHC с высокой яркостью. Сначала коллайдер частиц будет действовать как электрон-позитронный коллайдер и служить физическому сообществу в течение 15–20 лет. Затем он будет превращен в сверхпроводящую протонную машину с использованием того же туннеля в конце 2050-х годов. Это будет стоить дополнительно 15 миллиардов евро.
Когда построено, новый коллайдер частиц станет мировым центром исследований физики элементарных частиц, точно так же как LHC. Это будет драйвером для инноваций в машиностроении, технологии, науке и промышленности. Это также обучит следующее поколение физиков и исследователей.
Источники:
- Пресс-релиз: Международное сотрудничество публикует концептуальный дизайн будущего кругового коллайдера после LHC в CERN
- ЦЕРН: LHC с высокой светимостью
- ЦЕРН: будущее исследование кругового коллайдера
