Plus Minus: Jakie są plany rozbudowy Wielkiego Zderzacza Hadronów? Co nowego możemy znaleźć? Czego fizycy CERN poszukują po zidentyfikowaniu bozonu Higgsa?
Arkadiusz Gorzawski: Pomimo odkrycia bozonu Higgsa, w fizyce cząstek elementarnych jest w dalszym ciągu wiele pytań, na które nie znamy odpowiedzi. Fizycy chcieliby się dowiedzieć na przykład, czym jest i z czego składa się tzw. ciemna materia. Odpowiedzi na część z tych pytań może udzielić Wielki Zderzacz Hadronów, lecz musi być w tym celu udoskonalony.
Do roku 2023 LHC przejdzie wiele modyfikacji potrzebnych do zwiększenia tzw. świetlności zderzacza. Jest to parametr, który mówi o skutecznej liczbie zderzeń protonów występujących w jednostce czasu, przez co ma bezpośredni wpływ na zwiększenie szansy zaobserwowania „produktów" zderzeń, które występują bardzo rzadko, takich jak bozon Higgsa. Świetlność zależy m.in. od przekroju poprzecznego zderzających się wiązek protonów.
W przyszłości dla głębszego poznania konkretnej cząstki (np. bozonu Higgsa) potrzebne będzie zbudowanie zderzacza, który będzie ukierunkowany tylko na jej tworzenie. Takie maszyny, z odpowiednio zdefiniowaną energią, muszą zderzać ze sobą leptony (pojedyncze elementarne cząstki, np. elektrony) i przewiduje się ich budowę od momentu każdego odkrycia nowej cząstki. Tak było np. z bozonami W i Z. Odkryte w zderzaczu SPS dalej studiowano w Zderzaczu Elektronowo-Pozytonowym (LEP). Tak jest i teraz w przypadku cząstki Higgsa. Jeden z możliwych przyszłych projektów CERN, Przyszły Zderzacz Kołowy FCC-ee może spełniać tę rolę. Z ekonomicznego punktu widzenia nie można planować budowy tak dużej maszyny bez możliwości jej rozbudowy, dlatego projekt FCC zakłada w dalszej przyszłości zbudowanie również wersji hadronowej (FCC-hh), ażeby powtórzyć misje LHC na dziesięciokrotnie wyższym poziomie energii. Jak wspomniałem wcześniej, taka wersja zderzaczy pozwala na szersze spektrum odkryć. Przy wyższych energiach możliwości stworzenia nowych cząstek będą odpowiednio większe.
Czy potwierdzenie istnienia bozonu Higgsa i – ostatnio – fal grawitacyjnych otwiera nam drzwi do nowej fizyki, ewentualnie do nowych obserwacji?