Дослідники найбільшого у світі прискорювача частинок у Швейцарії представили пропозиції щодо створення нового, значно більшого суперколайдера.
Їхня мета — відкрити нові частинки, які зроблять революцію у фізиці й дозволять краще зрозуміти, як влаштований Всесвіт.
Новий прискорювач буде втричі більшим за Великий адронний колайдер — якщо його розробку схвалять: вартість нового суперколайдера оцінюють у 15 млрд доларів.
Критики проєкту називають ці витрати “безрозсудними”.
Цю суму нададуть країни-члени Європейської організації з ядерних досліджень (ЦЕРН), зокрема Велика Британія. Деякі експерти сумніваються в тому, що спорудження суперколайдера має економічний сенс.
Найбільшим досягненням Великого адронного колайдера стало виявлення у 2012 році нової елементарної частинки, названої бозоном Хіггса.
Ще 1964 року шотландський фізик Пітер Хіггс передбачив існування частинки, що надає форму всім іншим частинкам у Всесвіті. Бозон Хіггса — остання відсутня ланка в сучасній теорії частинок, яку називають Стандартною моделлю.
Однак дві головні проблеми сучасної фізики — темна матерія та темна енергія — як і раніше, вислизають від дослідників, і деякі вчені вважають, що виявити їх можна і дешевшим способом.
Новий прискорювач має назву Future Circular Collider (“Майбутній круговий колайдер”, FCC). Генеральна директорка ЦЕРН професорка Фабіола Джанотті сказала ВВС, що якщо проєкт затвердять, це буде “чудова машина”.
“Цей інструмент дозволить людству зробити величезний крок уперед у питаннях фундаментальної фізики, що стосуються наших знань про Всесвіт. А для цього нам потрібен потужніший інструмент”, — сказала вона.
Великий адронний колайдер розташований на кордоні Швейцарії та Франції неподалік Женеви. Це підземний тунель діаметром 27 км, в якому атомні частинки розганяються до майже світлових швидкостей в обох напрямках і потім стикаються з силою, недосяжною в інших прискорювачах.
Дрібні субатомні частинки, що вивільняються внаслідок зіткнень, допомагають вченим зрозуміти, як влаштовані атоми і як частинки взаємодіють одна з одною.
FCC планують будувати у два етапи. Перший почне працювати в середині 2040-х років, він розганятиме електрони до вищих, ніж виходить сьогодні, швидкостей. Імовірно, збільшення енергії часток, що стикаються, дозволить отримати більше бозонів Хіггса, і вчені зможуть детальніше вивчити їхні властивості.
Будівництво другого етапу почнеться у 2070-х роках і вимагатиме потужніших магнітів, які ще тільки мають винайти і побудувати. Замість електронів суперколайдер розганятиме масивніші протони.
FCC буде майже втричі більшим за перший колайдер, його окружність становитиме 91 км. Його також збираються розмістити на більшій глибині, щоб потужне випромінювання, що утворюється під час зіткнень, не досягало поверхні.
Новий колайдер потрібен вченим, тому що Великий колайдер, будівництво якого обійшлося в 3,7 млрд фунтів (понад 4,5 млрд доларів) і який почав працювати у 2008 році, досі не зумів виявити частинки, що пояснюють будову 95% Всесвіту в рамках Стандартної моделі.
Темну енергію — силу, що діє на противагу гравітації та відповідає за розширення Всесвіту, а також темну матерію, недоступну прямому спостереженню, але яка бере участь у гравітаційних взаємодіях, — як і раніше, не вдалося виявити експериментально.
За словами професорки Джанотті, FCC потрібен, оскільки виявлення частинок, відповідальних за ці сили, призведе до створення нової, повнішої теорії устрою Всесвіту.
Багато дослідників у ЦЕРН прогнозували, що Великий колайдер знайде ці загадкові частинки. Але цього не сталося.
Критики проєкту, однак, наголошують, що результати роботи суперколайдера аж ніяк не гарантовані.
“Фізика елементарних частинок – це велика і гарно фінансована область досліджень, яка з історичних причин виросла з ядерної фізики, і їй необхідно скоротитися до розумних розмірів, можливо, до десятої частини від її нинішнього розміру”, – каже доктор Сабіна Хоссенфельдер з Франкфуртського інституту перспективних досліджень.
Колишній головний науковий радник британського уряду професор Девід Кінг сказав ВВС, що, на його думку, витрачати 12 млрд фунтів на проєкт було б “нерозважливо”
“Коли світ стикається з кліматичною загрозою, чи не розумніше спрямувати ці кошти на дослідження, щоб створити кероване майбутнє?” – запитує він.
Самі фізики також поки що не мають єдиної думки про те, який саме прискорювач їм потрібен.
Професор Ейдан Робсон з Університету Глазго сказав ВВС, що дешевше побудувати не круговий, а прямий колайдер.
“Є три основні переваги. По-перше, такий прискорювач можна спорудити у кілька етапів. По-друге, розподіл витрат буде зовсім інший, тому початковий етап коштуватиме дешевше, і, по-третє, тунель коротший, і це можна зробити швидше”, — вважає він.
ЦЕРН, однак, поки що віддає перевагу FCC. Наразі вчені очікують відповіді на свою пропозицію від 70 країн-членів проєкту, яким доведеться платити за новий прискорювач.
