ЦЕРН обговорює будівництво найбільшого прискорювача частинок: Майбутній круговий колайдер

На початку лютого закрита рада ЦЕРН провела спеціальне засідання, щоб обговорити один важливий пункт свого майбутнього: наступний прискорювач елементарних частинок, який вони збираються побудувати. ЦЕРН є домом для Великого адронного колайдера (ВАК), найскладнішої окремої машини у світі. Запропонований проєкт наступного покоління міжнародного колабораційного колайдера – це майбутній круговий колайдер (Future Circular Collider, FCC), і він втричі довший за ВАК.

ВАК – це надзвичайний інструмент. Він має 27-кілометрове (16,77 миль) кільце надпровідних магнітів, розташоване глибоко під Женевою, на кордоні між Францією і Швейцарією. ВАК працює завдяки тому, що надпровідні магніти тримаються трохи вище абсолютного нуля навколо двох гігантських труб, які знаходяться в надвисокому вакуумі. Там холодніше і порожніше, ніж у міжзоряному просторі.

Крізь трубки пучки протонів (або іноді важких іонів) рухаються майже зі швидкістю світла, і в одному з чотирьох експериментів їх змушують зіштовхуватися. Зіткнення створюють умови, яких Всесвіт не бачив з часів, що минули після Великого вибуху, і утворюється ціла купа цікавих частинок. Головним досягненням стало відкриття бозона Хіггса, частинки, яка (спрощено) надає всім іншим масу.

Проте можливості ВАК обмежені. Існують енергії, які не можуть бути досягнуті за допомогою такої машини – і саме тому дослідники розглядають, яким може бути наступний крок. Кілька років тому ЦЕРН почав вивчати пропозиції щодо наступного прискорювача елементарних частинок, і після консультацій між фізиками елементарних частинок з усієї Європи та світу було вирішено, що це буде ще більший круговий колайдер: Майбутній круговий колайдер.

Запропонований прискорювач буде втричі довшим за ВАК – 90 кілометрів (56 миль) і вдвічі глибшим. Якщо проєкт буде схвалено, його будівництво розпочнеться на початку 2030-х років, у 2040-х роках він почне розщеплювати електрони, а у 2070-х роках перейде до розщеплення протонів.

Мета полягає в тому, щоб дослідити енергії, де можна знайти прямі докази існування темної матерії і темної енергії. Ці енергії просто виходять за межі можливостей ВАК – протони в його пучках не можуть бути виштовхнуті за певну межу. Щоб вийти за цю межу, потрібно побудувати набагато більший детектор. І все це за ціною 15 мільярдів швейцарських франків, або близько 17,2 мільярда доларів.

Запропонований план, однак, не позбавлений критиків. Проєкт називають авантюрою, оскільки немає жодних гарантій, що йому вдасться отримати докази невловимої темної матерії і темної енергії, яких ВАК поки що не знайшов. Те ж саме можна було б сказати про ВАК і про відкриття бозона Хіггса.

Звичайно, відкриття цієї частинки — не єдиний успіх ВАК. За перші 10 років його роботи було опубліковано майже 3 000 наукових праць за результатами його експериментів — величезний вплив на наше розуміння фізики елементарних частинок.

Деякі науковці, політики та засоби масової інформації також називають вартість запропонованих об’єктів марною тратою грошей, замість того, щоб розглядати її як інвестиції в будівництво та обробну промисловість у всіх країнах, що входять до складу ЦЕРН. ЦЕРН також є батьківщиною Всесвітньої павутини, тож ви читаєте цю статтю лише завдяки інвестиціям в організацію.

Інша критика полягає в тому, що гроші мають бути витрачені на екологічні проєкти для пом’якшення кліматичної кризи. Окрім хибного припущення, що ці два напрямки є взаємовиключними, Європейський Союз, до складу якого входить багато членів ЦЕРН, насправді витратив майже в 100 разів більше, ніж передбачено запропонованим планом, на субсидії на викопне паливо у 2022 році.

Зрештою, рішення про те, чи потрібен ЦЕРН цей проєкт, залишається за країнами, які сплачують членські внески в ЦЕРН. Дослідження доцільності FCC буде завершено наступного року. У 2026 році буде оновлено Європейську стратегію з фізики елементарних частинок, що може вплинути на плани. Якщо плани будуть обґрунтованими, то у 2028 році ЦФК може бути схвалений і розпочнеться нове покоління фізики елементарних частинок.