Oamenii de ştiinţă de la CERN nu se lasă: Vor să construiască un alt super-accelerator. Mult mai puternic decât actualul

Timp de decenii, fizicienii au încercat să pună în coliziune particule pentru a desprinde straturile universului nostru. Dar, în ciuda tuturor acestor cercetări, încă ştim doar din ce este alcătuit 5% din univers, potrivit Business Insider.

Cercetarea în domeniul fizicii particulelor va avea nevoie de un upgrade major pentru a începe să exploreze restul de 95%, misterios, alcătuit din materie întunecată şi energie întunecată.

CERN, Consiliul European pentru Cercetări Nucleare, proiectează un nou supercollider (super-accelerator) numit Future Circular Collider (FCC) pentru a împinge limitele cercetării în domeniul fizicii moderne şi, poate, pentru a descoperi adevărata natură a universului nostru, în mare parte invizibil.

Pe baza calendarului CERN, acest accelerator masiv ar putea fi parţial funcţional până în 2045.

Acesta ar fi de trei ori mai mare şi de aproximativ 100 de ori mai eficient decât Large Hadron Collider (LHC), cel mai mare şi mai puternic accelerator de particule din lume.

"Cu acest nou aparat vom reproduce, în aproximativ două minute, 11 ani de date de fizică obţinute cu vechiul aparat", a declarat Michael Benedikt, fizician la CERN, conducătorul studiului de fezabilitate al FCC.

Nu se vor reproduce doar date. Cu FCC, fizicienii speră să abordeze unele dintre cele mai uluitoare întrebări din domeniul lor.

Rezolvarea misterelor universului nostru

Ce s-a întâmplat în prima clipă după Big Bang? Care este adevărata natură a materiei întunecate? Unde a dispărut toată antimateria?

"Există diverse întrebări importante la care nu avem nicio idee cum să răspundem", a declarat Christophe Grojean, fizician teoretician de particule la DESY, care lucrează, de asemenea, la FCC. "Trebuie să găsim o explicaţie".

Coliziunile de particule pot ajuta în acest sens. Acceleratoarele trimit particule care se rotesc în jurul unui inel cu o viteză apropiată de cea a luminii, ciocnindu-le unele de altele pentru a le dezvălui proprietăţile.

CERN a realizat deja multe cu LHC, inclusiv descoperirea particulei bosonul Higgs. Identificarea bosonului Higgs a reprezentat un pas uriaş în direcţia înţelegerii interacţiunilor nucleare slabe, o forţă fundamentală din universul nostru, care este destul de importantă - menţine soarele luminos.

Dar acum, fizicienii doresc să se scufunde mai adânc în bosonul Higgs pentru a-i descoperi mai mlt. Acest lucru i-ar putea conduce la o mai bună înţelegere a materiei întunecate, o substanţă misterioasă care reprezintă aproximativ 85% din univers.

Deşi nu putem vedea materia întunecată, oamenii de ştiinţă sunt capabili să detecteze efectul gravitaţional pe care aceasta îl are asupra galaxiilor şi distribuţia lor în univers.

Înţelegerea proprietăţilor materiei întunecate este esenţială pentru a înţelege modul în care se formează şi se dezvoltă galaxiile.

Pentru a face acest lucru şi pentru a explora alte întrebări importante, CERN are nevoie de un superaccelerator cu un nivel de precizie şi eficienţă chiar mai ridicat decât LHC.

FCC va fi construit în două etape

În prima fază, CERN intenţionează să construiască un accelerator de electroni şi pozitroni numit FCC-ee.

Adesea denumit "fabrica Higgs", acest accelerator ar produce particule Higgs la o rată foarte mare şi ar colecta date cu o precizie de 10 până la 100 de ori mai mare decât LHC, a declarat pentru BI Benedikt, conducătorul studiului de fezabilitate.

În cea de-a doua etapă, CERN intenţionează să modernizeze FCC-ee într-un accelerator de protoni numit FCC-hh. Acest accelerator ar urma să împingă limitele şi mai departe.

Cu un potenţial energetic de 8 ori mai mare decât cel al LHC, "maşina pentru explorări" FCC-hh ar putea descoperi forţe şi particule fundamentale care nu au fost niciodată observate.

Împreună, aceste două acceleratoare ar putea deschide o nouă frontieră a cercetării în domeniul fizicii. Dar, mai întâi, CERN trebuie să îl construiască.

Un teren nou

CERN plănuieşte să construiască tunelul FCC, cu o lungime de 90 de km, sub Franţa şi Elveţia, înconjurând oraşul Geneva.

Dacă totul decurge bine în ceea ce priveşte studiul de fezabilitate şi procesul de autorizare, construcţia tunelului va fi demarată la începutul anilor 2030 şi se va încheia în jurul anului 2040.

Apoi, CERN ar urma să instaleze acceleratorul FCC-ee în interiorul tunelului.

Acest accelerator în faza întâi ar putea începe să funcţioneze până în 2045, potrivit lui Benedikt.

Construirea unui super-accelerator nu este un lucru uşor - din punct de vedere financiar sau logistic. Numai prima fază de construcţie va costa aproximativ 15 miliarde de dolari.

CERN colaborează cu experţi din 150 de universităţi şi institute de cercetare din întreaga lume pentru a proiecta şi programa FCC.

"FCC nu este o maşină pe care să o poată realiza câteva persoane singure. Este nevoie cu adevărat de o forţă comună", a declarat Grojean.

Atât Benedikt, cât şi Grojean cred că unirea acestei reţele are valoare dincolo de FCC.

"Am unit comunităţi care altfel nu ar fi vorbit neapărat între ele", a spus Benedikt. "Valoarea legăturii dintre aceste societăţi academice şi industriale este dificil de cuantificat, dar nivelul de impact asupra societăţii este uriaş".