Ny atomkrossare skulle bli världens överlägset största
Sju år efter att experimenten vid Large Hadron Collider (LHC) – världens största atomkrossare – bekräftade existensen av den mystiska subatomära partikeln Higgsboson, har fysikerna utarbetat planer på att bygga en ännu större kolliderare.
Den framtida cirkulära kollidatorn (Future Circular Collider, FCC) skulle vara fyra gånger större och upp till tio gånger kraftfullare än LHC, meddelade Europeiska organisationen för kärnforskning (mer känd under sin franska akronym, CERN) i en rapport på tisdagen. CERN, som är ett internationellt konsortium med 23 medlemsländer, driver Large Hadron Collider och skulle även driva FCC.
”Rapporten om FCC:s konceptuella utformning är en anmärkningsvärd prestation”, sade CERN:s generaldirektör Fabiola Gianotti i ett uttalande. ”Den visar FCC:s enorma potential att förbättra vår kunskap om grundläggande fysik och att främja många tekniker med en bred inverkan på samhället.”
Den nya kollideraren, som ska byggas nära LHC längs den schweizisk-franska gränsen, skulle enligt CERN väsentligt utvidga forskarnas förståelse av materia och universum. Om projektet går som planerat kan forskarna använda den nya kollideraren för att leta efter nya subatomära partiklar vid mitten av århundradet.
Planen för den nya kollideraren, som utarbetats av mer än 1 000 forskare från 150 institutioner runt om i världen, innebär att ett multinationellt samarbete ska bygga en anläggning för 24 miljarder dollar som består av flera laboratorier och en cirkulär tunnel med en omkrets på 100 km (62 miles).
Planen kommer nu att granskas av en internationell panel av forskare innan CERN:s styrande råd beslutar om man ska gå vidare med den.
Små partiklar, stora maskiner
Trots att de partiklar som utgör universum är små måste de maskiner som behövs för att studera dem vara stora. Endast enorma kollisionsmaskiner kan skapa den enorma energi som behövs för att undersöka materia i de minsta skalorna. Kolliderarna accelererar protoner, elektroner och andra partiklar till hastigheter nära ljusets hastighet och krossar dem mot varandra i hopp om att upptäcka okända partiklar bland spillrorna.
Efter upptäckten av Higgsbosonen 2012 hade fysiker som arbetar vid LHC hoppats att efterföljande experiment där skulle kunna ge antydningar om en ”ny fysik” – det vill säga avslöja tidigare okända partiklar som inte ingår i den så kallade standardmodellen för fysik som representerar vår nuvarande förståelse av den materia som utgör allt i universum.
Det har inte hänt. Men forskarna hoppas att en större accelerator som Future Circular Collider kan lyckas där LHC inte lyckades.
”Under ett århundrade har partikelacceleratorer med ständigt ökande energi flyttat fram gränserna för vår förståelse av universum och de grundläggande byggstenarna för allting i det”, säger Glenn Starkman, fysiker vid Case Western Reserve University i Cleveland, till NBC News MACH i ett mejl. ”Vi befinner oss i ett ögonblick då vår vision av vad som ligger bortom de nuvarande gränserna är oväntat dimmig; för att få bort den dimman krävs djärva visioner och beslutsamhet.”
Värda kostnaden?
Andra forskare är tveksamma till behovet av en ny gigantisk kollisionsmaskin.
”Med tanke på allt vi vet för tillfället skulle det inte vara någon bra investering”, säger Sabine Hossenfelder, teoretisk fysiker vid Frankfurt Institute for Advanced Studies i Tyskland, i ett e-postmeddelande. ”Det kan naturligtvis hända att den hittar något nytt, om vi har tur”, sade hon. Men med tanke på osäkerheten sade hon att forskarna kanske skulle få mer för pengarna genom att i stället investera i större teleskop, kärnfusionsteknik eller forskning om artificiell intelligens.
David King, fysiker och Storbritanniens tidigare vetenskapliga chefsrådgivare, uttryckte liknande tvivel. ”Vi måste dra en gräns någonstans. Annars hamnar vi med en kolliderare som är så stor att den går runt ekvatorn”, sade han till BBC. ”Och om det inte slutar där, kanske det kommer en begäran om en som går till månen och tillbaka.”
Men de som förespråkar att gå vidare med stora projekt som den föreslagna kollideraren påpekar att grundläggande vetenskap ofta ger praktiska fördelar såväl som vetenskapliga upptäckter.
Byggandet och driften av LHC har krediterats för viktiga framsteg inom radioteknik, robotteknik, datavetenskap, kryogenik och många andra områden. Och World Wide Web – det datornätverk som gör det möjligt för dig att läsa den här artikeln – uppfanns av en engelsk forskare vid namn Tim Berners-Lee när han arbetade vid CERN i slutet av 1980-talet.
Vill du ha fler berättelser om fysik?
- De 7 största obesvarade frågorna inom fysiken
- Hur partikelfysiken kastar nytt ljus på urgamla hemligheter
- Vad Einstein och Bill Gates lär oss om tidsresor
Följ NBC NEWS MACH PÅ TWITTER, FACEBOOK OCH INSTAGRAM.