Nowy zderzacz atomów byłby zdecydowanie największy na świecie'

Siedem lat po tym, jak eksperymenty w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) – największym na świecie zderzaczu atomów – potwierdziły istnienie tajemniczej cząstki subatomowej znanej jako bozon Higgsa, fizycy opracowali plany budowy jeszcze większego zderzacza.

Przyszły Zderzacz Kołowy (FCC) byłby cztery razy większy i do 10 razy potężniejszy niż LHC, Europejska Organizacja Badań Jądrowych (lepiej znana pod swoim francuskim skrótem, CERN) ogłosiła we wtorek w raporcie. Międzynarodowe konsorcjum 23 państw członkowskich, CERN prowadzi Wielki Zderzacz Hadronów i będzie również prowadzić FCC.

„Raport z projektu koncepcyjnego FCC jest niezwykłym osiągnięciem”, powiedział dyrektor generalny CERN Fabiola Gianotti w oświadczeniu. „Pokazuje on ogromny potencjał FCC w zakresie poprawy naszej wiedzy na temat fizyki fundamentalnej i rozwoju wielu technologii o szerokim wpływie na społeczeństwo.”

Nowy zderzacz, który ma zostać zbudowany w pobliżu LHC wzdłuż granicy szwajcarsko-francuskiej, znacznie poszerzyłby zrozumienie materii i wszechświata przez naukowców, według CERN. Jeśli projekt pójdzie zgodnie z planem, naukowcy mogliby wykorzystać nowy zderzacz do polowania na nowe cząstki subatomowe do połowy ubiegłego wieku.

Plan nowego zderzacza, opracowany przez ponad 1000 naukowców ze 150 instytucji na całym świecie, wzywa do wielonarodowej współpracy w celu zbudowania obiektu wartego 24 miliardy dolarów, składającego się z kilku laboratoriów i okrągłego tunelu o obwodzie 100 kilometrów (62 mil).

Plan zostanie teraz przejrzany przez międzynarodowy panel naukowców, zanim rada zarządzająca CERN zdecyduje, czy należy go realizować.

Małe cząstki, wielkie maszyny

Chociaż cząstki tworzące wszechświat są małe, maszyny potrzebne do ich badania muszą być duże. Tylko wielkie zderzenia mogą wytworzyć ogromną energię potrzebną do badania materii w najdrobniejszych skalach. Zderzacz rozpędza protony, elektrony i inne cząstki do prędkości bliskich prędkości światła, a następnie rozbija je o siebie w nadziei na odkrycie nieznanych cząstek wśród szczątków.

Po odkryciu bozonu Higgsa w 2012 roku fizycy pracujący w LHC mieli nadzieję, że kolejne eksperymenty w tym ośrodku mogą dać wskazówki dotyczące „nowej fizyki”, czyli ujawnić nieznane wcześniej cząstki, które nie są częścią tak zwanego Modelu Standardowego fizyki, który reprezentuje nasze obecne rozumienie materii tworzącej wszystko we wszechświecie.

Tak się nie stało. Ale naukowcy mają nadzieję, że większy akcelerator, taki jak Future Circular Collider, może odnieść sukces tam, gdzie nie udało się to LHC.

„Przez sto lat akceleratory cząstek o coraz większej energii przesuwały do przodu granice naszego zrozumienia wszechświata i fundamentalnych elementów budujących wszystko w nim”, Glenn Starkman, fizyk z Case Western Reserve University w Cleveland, powiedział NBC News MACH w wiadomości e-mail. „Stoimy w momencie, w którym nasza wizja tego, co leży poza obecnymi granicami, jest nieznanie mglista; rozstanie się z tą mgłą wymaga śmiałej wizji i determinacji.”

Worth the cost?

Inni naukowcy mają wątpliwości co do potrzeby ogromnego nowego zderzacza.

„Biorąc pod uwagę wszystko, co obecnie wiemy, nie byłaby to dobra inwestycja”, powiedziała w e-mailu Sabine Hossenfelder, fizyk teoretyczny z Frankfurt Institute for Advanced Studies w Niemczech. „Oczywiście, może się zdarzyć, że odkryje coś nowego, jeśli będziemy mieli szczęście,” powiedziała. Ale biorąc pod uwagę niepewność, powiedziała naukowcy mogą uzyskać więcej bang dla ich buck inwestując zamiast w większe teleskopy, technologii syntezy jądrowej lub badań sztucznej inteligencji.

David King, fizyk i U.K. byłego głównego doradcy naukowego, wyraził podobne wątpliwości. „Musimy gdzieś wyznaczyć granicę. W przeciwnym razie skończymy z koliderem, który jest tak duży, że okrąża równik” – powiedział BBC. „A jeśli na tym się nie skończy, być może pojawi się prośba o taki, który dotrze na Księżyc i z powrotem.”

Ale ci, którzy popierają forsowanie dużych projektów, takich jak proponowany zderzacz, zwracają uwagę, że nauka podstawowa często przynosi praktyczne korzyści, a także odkrycia naukowe.

Budowie i działaniu LHC przypisuje się kluczowe postępy w technologii radiowej, robotyce, informatyce, kriogenice i wielu innych dziedzinach. A World Wide Web – sieć komputerowa, dzięki której możesz czytać ten artykuł – została wymyślona przez angielskiego naukowca Tima Berners-Lee podczas pracy w CERN pod koniec lat osiemdziesiątych.

Chcesz więcej opowieści o fizyce?

• 7 największych pytań z dziedziny fizyki bez odpowiedzi
• Jak fizyka cząstek elementarnych rzuca nowe światło na starożytne tajemnice
• Czego Einstein i Bill Gates uczą nas o podróżach w czasie

FOLLOW NBC NEWS MACH ON TWITTER, FACEBOOK, AND INSTAGRAM.