Uusi atomimurskain olisi maailman ylivoimaisesti suurin'
Seitsemän vuotta sen jälkeen, kun maailman suurimmassa atomimurskaimessa (Large Hadron Collider, LHC) tehdyt kokeet vahvistivat Higgsin bosoniksi kutsutun salaperäisen subatomisen hiukkasen olemassaolon, fyysikot ovat suunnitelleet vieläkin suuremman törmäyttimen rakentamista.
Tulevaisuuden ympyränmuotoinen törmäytin (Future Circular Collider, FCC) olisi neljä kertaa suurempi ja jopa 10 kertaa tehokkaampi kuin LHC, Euroopan ydintutkimusjärjestö (joka tunnetaan paremmin ranskalaisella lyhenteellään CERN) ilmoitti tiistaina julkaistussa raportissa. CERN on 23 jäsenmaan muodostama kansainvälinen konsortio, joka ylläpitää Large Hadron Collideria ja pyörittäisi myös FCC:tä.
”FCC:n konseptisuunnitteluraportti on merkittävä saavutus”, CERNin pääjohtaja Fabiola Gianotti sanoi lausunnossaan. ”Se osoittaa FCC:n valtavan potentiaalin parantaa tietämystämme perusfysiikasta ja edistää monia teknologioita, joilla on laaja vaikutus yhteiskuntaan.”
Uusi törmäytin, joka rakennetaan LHC:n läheisyyteen Sveitsin ja Ranskan rajalle, laajentaisi CERNin mukaan merkittävästi tutkijoiden ymmärrystä aineesta ja maailmankaikkeudesta. Jos hanke etenee suunnitelmien mukaan, tutkijat voisivat käyttää uutta törmäytintä uusien subatomisten hiukkasten metsästämiseen vuosisadan puoliväliin mennessä.
Uutta törmäytintä koskeva suunnitelma, jonka on laatinut yli 1000 tutkijaa 150 laitoksesta eri puolilta maailmaa, edellyttää, että monikansallisessa yhteistyössä rakennetaan 24 miljardin dollarin laitos, joka koostuu useista laboratorioista ja ympyränmuotoisesta tunnelista, jonka ympärysmitta on 100 kilometriä (62 mailia).
Suunnitelmaa tarkastelee nyt kansainvälinen tutkijalautakunta, ennen kuin CERNin hallintoneuvosto päättää, edetäänkö suunnitelman toteuttamisessa.
Pienet hiukkaset, suuret koneet
Vaikka maailmankaikkeuden muodostavat hiukkaset ovat pieniä, niiden tutkimiseen tarvittavien koneiden on oltava suuria. Vain valtavat törmäyslaitteet voivat luoda valtavan energian, jota tarvitaan aineen tutkimiseen pienimmissä mittakaavoissa. Törmäyslaitteissa protonit, elektronit ja muut hiukkaset kiihdytetään lähes valonnopeuteen ja törmäytetään toisiinsa siinä toivossa, että roskien joukosta löytyisi tuntemattomia hiukkasia.
Highgsin bosonin löydyttyä vuonna 2012 LHC:ssä työskentelevät fyysikot olivat toivoneet, että LHC:ssä tehtävät myöhemmät kokeet saattaisivat antaa viitteitä ”uudesta fysiikasta” – eli paljastaa aiemmin tuntemattomia hiukkasia, jotka eivät kuulu niin sanottuun fysiikan standardimalliin, joka edustaa nykyistä käsitystämme aineesta, josta kaikki maailmankaikkeudessa koostuu.
Näinhän ei ole käynyt. Tutkijat ovat kuitenkin toiveikkaita, että Future Circular Colliderin kaltainen suurempi kiihdytin voisi onnistua siinä, missä LHC ei onnistunut.
”Vuosisadan ajan yhä suuremman energian hiukkaskiihdyttimet ovat vieneet eteenpäin maailmankaikkeuden ja kaiken siinä olevan perustavanlaatuisten rakennuspalikoiden tuntemuksemme rajoja”
Clevelandissa sijaitsevan Case Western Reserve -yliopiston fyysikko Glenn Starkman kertoi NBC-uutisille NBC News MACH:lle sähköpostitse. ”Olemme hetkellä, jolloin näkemyksemme siitä, mitä nykyisten rajojen takana on, on tuntemattoman hämärä; tuon hämärän erottaminen vaatii rohkeaa näkemystä ja päättäväisyyttä.”
Kustannusten arvoinen?
Muut tutkijat suhtautuvat epäilevästi uuden valtavan törmäyttimen tarpeellisuuteen.
”Ottaen huomioon kaiken, mitä tällä hetkellä tiedämme, se ei olisi hyvä investointi”, Sabine Hossenfelder, teoreettinen fyysikko Frankfurtin instituutissa (Frankfurtin Institute for Advanced Studies, Saksassa), sanoi sähköpostiviestissä. ”Tietysti voi olla, että se löytää jotain uutta, jos olemme onnekkaita”, hän sanoi. Mutta kun otetaan huomioon epävarmuus, tiedemiehet saattaisivat hänen mukaansa saada rahoilleen enemmän vastinetta investoimalla sen sijaan suurempiin teleskooppeihin, ydinfuusioteknologiaan tai tekoälytutkimukseen.
David King, fyysikko ja Ison-Britannian entinen tieteellinen pääneuvonantaja, ilmaisi samanlaisia epäilyjä. ”Meidän on vedettävä raja jonnekin. Muuten päädymme törmäyttimeen, joka on niin suuri, että se kiertää päiväntasaajan”, hän sanoi BBC:lle. ”Ja jos se ei lopu siihen, ehkä pyydetään sellaista, joka ulottuu kuuhun ja takaisin.”
Mutta ne, jotka kannattavat ehdotetun törmäyttimen kaltaisten suurten projektien eteenpäin viemistä, muistuttavat, että perustutkimus tuo usein tieteellisten keksintöjen lisäksi myös käytännön hyötyjä.
LHC:n rakentamisen ja toiminnan on katsottu tuovan mukanaan keskeisiä edistysaskeleita radioteknologiassa, robotiikassa, tietojenkäsittelytieteessä, kylmäteknologiassa ja monilla muillakin aloilla. Ja World Wide Webin – tietokoneverkon, joka mahdollistaa tämän artikkelin lukemisen – keksi englantilainen tiedemies nimeltä Tim Berners-Lee työskennellessään CERNissä 1980-luvun lopulla.
Tahdotko lisää juttuja fysiikasta?
- Fysiikan 7 suurinta avointa kysymystä
- Miten hiukkasfysiikka valaisee muinaisia salaisuuksia
- Mitä Einstein ja Bill Gates opettavat meille aikamatkustamisesta
SEURAA NBC UUTISKIRJOITUSTA TWITTERISSÄ, FACEBOOKISSA JA INSTAGRAMISSA.