تخطط CERN لبناء مصادم جسيمات أكبر بكثير. أكثر من هذا بكثير.

Send

تريد المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) بناء مصادم للجسيمات سيقزم مصادم الهادرون الكبير (LHC). حققت LHC اكتشافات مهمة ، وتضمن التحسينات المخطط لها لقوتها أنها ستستمر في العمل على مشاكل الفيزياء في المستقبل. لكن في النهاية ، لن يكون كافياً لكشف أسرار الفيزياء. في النهاية ، سنحتاج إلى شيء أكبر وأكثر قوة.

أدخل مصادم المستقبل الدائري (FCC.) ستتجاوز FCC المصادم LHC في السلطة بترتيب من الحجم. في 15 يناير ، أصدر تعاون FCC تقرير التصميم المفاهيمي (CDR) الذي يحدد خيارات مصادم CERN's Future Circular Collider.

تعد لجنة الاتصالات الفيدرالية جزءًا من خريطة طريق CERN لمستقبلهم. في عام 2014 ، بدأت CERN في دراسة مفهوم FCC استعدادًا للحياة بعد LHC. لن يذهب المصادم LHC إلى أي مكان قريبًا ، في الواقع يتم ترقيته الآن. ولكن هناك حد لما يمكنها فعله ، وحدًا لمدى قوتها. في نهاية المطاف سوف يتطلب خليفة.

"ستوفر لجنة الاتصالات الفدرالية تصادمات الإلكترون والبوزيترون والبروتون والبروتون والأيونات في طاقات وكثافة غير مسبوقة ..."
بيان صحفي لـ CERN ، 15 يناير 2019.

الآن ، هذا التقرير يدور حول الاستراتيجية والعملية. وفقًا لبيان صحفي لـ CERN ، يجب على أوروبا "أن تكون في وضع يمكنها من اقتراح مشروع طموح لتسريع ما بعد المصادم LHC في CERN بحلول وقت التحديث الاستراتيجي القادم". وتقول أيضًا: "ستوفر لجنة الاتصالات الفدرالية تصادمات إلكترون-بوزيترون ، بروتون-بروتون وأيون-أيون في طاقات وكثافة غير مسبوقة ، مع إمكانية اصطدام الإلكترون-بروتون وإلكترون-أيون".

إن تقرير التصميم المفاهيمي للجنة الاتصالات الفيدرالية يعد إنجازًا رائعًا. وقالت فابيولا جيانوتي ، المديرة العامة لـ CERN ، إنها تُظهر الإمكانات الهائلة التي تتمتع بها لجنة الاتصالات الفيدرالية لتحسين معرفتنا بالفيزياء الأساسية وتعزيز العديد من التقنيات ذات التأثير الواسع على المجتمع. "في الوقت الذي تقدم فيه تحديات جديدة ومرهقة ، فإن لجنة الاتصالات الفيدرالية ستستفيد بشكل كبير من خبرة CERN ومجمع التسريع والبنى التحتية التي تم تطويرها على مدار أكثر من نصف قرن."

يركز الإعلان على اكتشاف Higgs-Boson في LHC. كان هذا اكتشافًا رائعًا ، وهو ما طالما تنبأت به النظرية. لكن ما زلنا لا نعرف الكثير عن Higgs-Boson ، وفهمها سيتطلب مصادم جسيمات أقوى من المصادم LHC. يعتقد الفيزيائيون أن Higgs-Boson يمكن أن يفتح بابًا جديدًا بالكامل في الفيزياء ، ولكن لفتح هذا الباب يتطلب مصادم جسيمات أقوى.

سيستخدم مصادم بروتون FCC الجيل الجديد من المغناطيسات فائقة التوصيل وسيوفر الكثير من الفرص الجديدة لدراسة الفيزياء. تم تصميمه للعمل في طاقات 100 تي في وأعلى ، مما يعني أنه سيسمح بدراسة جسيمات هيجز تتفاعل مع بعضها البعض بدقة بالغة.

سيستخدم مصادم الجسيمات الجديد أيضًا قوته لاستكشاف المادة المظلمة ، لمحاولة فهم انتشار المادة على المادة المضادة ، ومحاولة تفسير كتل النيوترينو.

يمكن أن يجد حتى جسيمات ضخمة جديدة ، ويسمح باستكشاف شامل لدور كسر التناظر الكهربائي في تاريخ كوننا. سوف تصطدم لجنة الاتصالات الفدرالية أيضًا بالأيونات الثقيلة ، مما يحافظ على برنامج فيزيائي غني بالأيونات الثقيلة لدراسة حالة المادة في الكون المبكر.

إذا تم بناؤها ، فستكون لجنة الاتصالات الفيدرالية في نفس مكان LHC ، حوض جنيف. يتراوح قطر مصادم الجسيمات الجديد بين 80 و 100 كيلومتر (50 إلى 62 ميلاً).

قال فريديريك بوردري ، مدير CERN للمسرعات والتكنولوجيا: "إن الهدف النهائي للجنة الاتصالات الفيدرالية هو توفير حلقة تسريع البروتونات فائقة التوصيل التي يبلغ طولها 100 كيلومتر ، بطاقة تصل إلى 100 تي في ، وهذا يعني أن الحجم أكبر من LHC". "يتوقع الجدول الزمني للجنة الاتصالات الفدرالية بدءاً من آلة الإلكترون البوزيترون ، تماماً كما سبقت LEP LHC. وهذا سيمكن برنامجًا غنيًا لإفادة مجتمع فيزياء الجسيمات طوال القرن الحادي والعشرين. "

لقد كانت مصادمات البروتون الأداة المفضلة لأجيال لمغامرة فيزياء جديدة على أصغر نطاق. سيقدم مصادم بروتون كبير قفزة للأمام في هذا الاستكشاف ويوسع برنامج الفيزياء بشكل حاسم إلى أبعد من النتائج التي يقدمها المصادم LHC ومصادم محتمل للإلكترونات البوزيترونية. " قال مدير CERN للبحوث والحوسبة ، إيكهارد إلسن.

سيكون مصادم الجسيمات الجديد مشروعًا هندسيًا ضخمًا. التكلفة المتوقعة في نطاق 9 مليار يورو لنفق 100 كم. إذا سارت الأمور وفقًا للخطة ، فستبدأ برنامجها للفيزياء في عام 2040 ، في نهاية LH Losos High-Luminosity. في البداية ، سيعمل مصادم الجسيمات كمصادم إلكتروني-بوزيترون ، ويخدم مجتمع الفيزياء لمدة 15 إلى 20 عامًا. بعد ذلك ، سيتم تحويلها إلى آلة بروتون فائقة التوصيل ، باستخدام نفس النفق ، في أواخر خمسينيات القرن العشرين. سيكلف ذلك 15 مليار يورو إضافية.

عندما يتم بناؤه ، سيصبح مصادم الجسيمات المركز العالمي لأبحاث فيزياء الجسيمات ، بنفس الطريقة التي يمتلكها المصادم LHC. سيكون محركًا للابتكار في الهندسة والتكنولوجيا والعلوم والصناعة. كما سيدرب الجيل القادم من الفيزيائيين والباحثين.