Future Circular Collider (FCC), czyli zderzacz cząstek, który być może zastąpi Wielki Zderzacz Hadronów, miałby pomóc rozwiązać wiele zagadek fizyki.
CERN i Wielki Zderzacz Hadronów
CERN, czyli Europejska Organizacja Badań Jądrowych, jest ośrodkiem naukowo-badawczym utworzonym w 1954 roku. Jej siedziba znajduje się na przedmieściach Genewy – na granicy Szwajcarii i Francji.
Podstawowe narzędzie pracy ośrodka stanowi Wielki Zderzacz Hadronów (ang. Large Hadron Collider, LHC), czyli największy akcelerator cząstek (hadronów) i jednocześnie największa maszyna na świecie, która uruchomiona została w 2008 roku. Najważniejsze elementy LHC znajdują się w podziemnym tunelu o długości ok. 27 km na głębokości od 50 do 175 m. Prowadzone w nim eksperymenty mają pomóc w lepszym poznaniu cząstek elementarnych.
Czytaj więcej
W jakich warunkach powstały pierwsze, organiczne cząsteczki na Ziemi? Badacze powtórzyli przełomowy eksperyment z lat 50. Wyniki wskazują na możliw...
W 2012 roku LHC ujawnił istnienie cząstki Higgsa, co jest uznawane za jedno z najważniejszych odkryć CERN. Stanowiło ono pierwszy bezpośredni dowód na istnienie pola Higgsa, czyli pola przenikającego wszechświat i odpowiadającego za nadawanie różnym cząstkom fundamentalnym różnych mas.
Future Circular Collider (FCC) zastąpi Wielki Zderzacz Hadronów?
31 marca CERN opublikował „Raport wykonalności Future Circular Collider (FCC)”, czyli zderzacza cząstek, który mógłby zastąpić Wielki Zderzacz Hadronów. Ten ostatni ma zakończyć swoją działalność ok. 2040 roku. Wcześniej badacze przeanalizowali ok. 100 różnych scenariuszy dla nowego zderzacza.
Raport ma trzy tomy, w których opisane zostały badania rozpoczęte w 2020 roku i mające na celu ocenę wykonalności FCC. Przeanalizowano możliwości techniczne i finansowe jego budowy w CERN, w tym m.in. wpływ na środowisko czy potrzebną infrastrukturę. Planowany koszt inwestycji to 15 mld franków szwajcarskich.
W ramach FCC wzdłuż granicy francusko-szwajcarskiej miałby powstać niemal 91-kilometrowy podziemny tunel w kształcie pierścienia umieszczony średnio na głębokości 200 m z ośmioma stanowiskami powierzchniowymi. Jak wynika ze wstępnego harmonogramu, w 2028 roku państwa członkowskie CERN i partnerzy międzynarodowi mieliby podjąć decyzję dotyczącą ewentualnego rozpoczęcia projektu. Następnie budowa FCC miałaby zacząć się w latach 30. XXI wieku.
Projekt przewiduje dwie fazy. W ramach pierwszej z nich miałby powstać FCC-ee, czyli zderzacz elektronów i pozytonów służący do pomiarów o niespotykanej dotąd precyzji. Początek jego ok. 15-letniej działalności nastąpić miałby w połowie lat 40. XXI wieku. Drugą fazę stanowiłby zderzacz protonów na granicy energii (FCC-hh), którego celem byłoby osiągnięcie energii zderzeń nawet ośmiokrotnie większej niż w Wielkim Zderzaczu Hadronów. FCC-hh miałby działać od lat 70. XXI wieku przez ok. 25 lat.
Następca Wielkiego Zderzacza Hadronów, czyli FCC: W jakim celu miałby powstać?
Naukowcy mają nadzieję, że wspomniane rozszerzenie granicy energetycznej w FCC pozwoli ujawnić niewidziane wcześniej cząstki. To natomiast być może rozwiąże niektóre problemy związane z modelem standardowym – teorią fizyki cząstek elementarnych i jednocześnie jedną z najważniejszych teorii współczesnej fizyki. Następca Wielkiego Zderzacza Hadronów ma też pomóc w zrozumieniu szczegółowego składu wszechświata oraz w odkryciu przynajmniej części z największych tajemnic fizyki, w tym m.in. natury ciemnej materii. Dzięki FCC być może uda się również lepiej poznać bozon Higgsa odkryty przez Wielki Zderzacz Hadronów.
Czytaj więcej
Naukowcy z Uniwersytetu Yale zaobserwowali, że zbyt krótki sen może przyspieszyć pogorszenie stanu części mózgu związanych z zachorowaniem na choro...
Future Circular Collider (FCC) wywołuje spory wśród naukowców
Plany CERN dotyczące budowy nowego zderzacza cząstek wzbudzają wśród naukowców sporo emocji. Jedni popierają pomysł i chwalą jego twórców, inni natomiast są mu przeciwni. Różne opinie na temat planów budowy FCC zebrało i przedstawiło m.in. czasopismo naukowe „Nature”, a także agencja prasowa AFP.
Pomysł budowy FCC popiera Fabiola Gianotti, dyrektor generalna CERN. W swoim oświadczeniu dla „Nature” stwierdziła: „Jeśli zostanie zatwierdzony, FCC stanie się najpotężniejszym instrumentem, jaki kiedykolwiek zbudowano, aby badać prawa natury na najbardziej podstawowym poziomie”. Z kolei w rozmowie z agencją AFP Gianotti przyznała, że projekt FCC jest konieczny, aby Europa mogła utrzymać światowe przywództwo w dziedzinie fizyki fundamentalnej. Jednocześnie ostrzegła przed realną konkurencją w tym zakresie, zwłaszcza ze strony Chin.
Pomysł FCC popiera również Dave Toback, profesor fizyki i astronomii na Texas A&M University. W swoim oświadczeniu przedstawionym serwisowi ABC News przyznał: „Nowy zderzacz stwarza ekscytującą okazję dla społeczności zajmującej się fizyką cząstek elementarnych, a w zasadzie dla całej fizyki, na arenie międzynarodowej”.
Czytaj więcej
Kosmiczna anomalia wykryta w odległej galaktyce pokazuje, co potencjalnie mogłoby stać się z naszą Drogą Mleczną, gdyby zaszło w niej podobne zjawi...
Swój entuzjazm dla pomysłu wyraziła także w rozmowie z agencją AFP Catherine Biscarat z Uniwersytetu w Tuluzie: „Aby poczynić znaczące postępy w dążeniu do zrozumienia pochodzenia wszechświata i roli, jaką odgrywa bozon Higgsa... globalna społeczność naukowa potrzebuje maszyny tak potężnej i bogatej w możliwości, jak FCC”.
Wielu naukowców, z którymi na temat FCC rozmawiało „Nature”, jest jednak przeciwnych jego budowie. Zwracają uwagę na czasochłonność projektu. Ponadto – ich zdaniem – bardzo wysokie koszty jego realizacji mogą sprawić, że zabraknie środków na alternatywne pomysły. Niektórzy z nich uważają, że projekt powstania FCC został fizykom narzucony przez urzędników CERN bez odpowiedniej konsultacji z naukowcami. Część badaczy niepokoi również fakt, że proponowana do zastosowania w FCC technologia przyspieszania protonów do nieosiąganych obecnie energii jeszcze nie istnieje. Opracowana ma zostać dopiero w najbliższych dziesięcioleciach.
Halina Abramowicz, fizyk cząstek elementarnych na Uniwersytecie w Tel Awiwie, zastanawia się, „[…] czy społeczność jest gotowa poświęcić następne 50 lat, aby zdobyć zabawkę, która może być lub nie być sposobem na [naprawienie] modelu standardowego”. Natomiast Jochen Schieck, fizyk z Austriackiej Akademii Nauk w Wiedniu i członek Rady CERN uważa „[…] za bardzo niesprawiedliwe narzucanie programu fizyki moim wnukom”.
