Най-големият колайдър, който ще поправи грешките на ЦЕРН

Вселената е пълна с частици, за които още не знаем, управлявани от закони, които все още не разбираме.

Но чрез сблъскване на елементарни частици със скорост, близка до светлинната, с помощта на мощни ускорители, учените биха могли да изчислят невидимото. В момента те планират конструирането на един от най-мощните ускорители за елементарни частици, който ще надмине по-големина близо четири пъти сегашният рекордьор – Големият андронен колайдър на ЦЕРН (Европейската организация за ядрени изследвания), разположен на границата между Франция и Швейцария, представляващ пръстен с обиколка 17 мили (27 километра).

Големият андронен колайдър, известен най-вече с откриването на „частицата – бог” Хигс бозон през 2012 г., която разкрива как другите частици придобиват своята маса, вече се провали в намирането на частици излизащи отвъд Стандартния модел – приет за момента от ядрените физици като обяснение как функционират енергията и материята във Вселената.

Стандартният модел например не може да обясни тъмната материя – невидима сила която предизвиква гравитационен натиск, за чието съществуване учените подозират, но все още не могат да бъдат сигурни. Надеждата е, че една по-голяма и по-мощна бъдеща машина може да даде насоки за проучване на това от какво се състои тази тъмна материя и защо Вселената е съставена от повече материя, отколкото нейната странна противоположност антиматерията (въпреки че би трябвало първоначално да са започнали като равни по количество).

Новият ускорител, чието работно наименование засега е Бъдещият кръгов колайдър (Future Circular Collider – FCC), ще бъде дълъг от 50 до 62 мили (80 до 100 км), което означава, че ще осигури повече разстояние, през което частиците могат да се ускоряват и генерират по-голяма енергия, според докладът за концептуалния дизайн, публикуван на 16 януари и изработен от 1300 изследователи от над 150 университета.

FCC ще бъде изграден на етапи и ще действа на различен принцип. Първата машина на FCC ще сблъска електроните с позитрони, съответстващите им положително заредени частици от антиматерията, които са с еднаква маса но с противоположен на тях заряд. Втората ще разбие протони в други протони, според изявленията на ЦЕРН. Сблъсъците между електрони и позитрони ще са с 35 пъти по-малко енергия от тези на протоните, но ще бъдат много по-прецизни, а също така и достатъчно мощни, за да генерират Хигс бозони.

Прогнозите са, че резултатите обаче ще дават много повече възможности за изследване, защото ще бъдат по-чисти и по-лесни за анализиране според ядрените физици от ЦЕРН.

Учените се надяват, че такава машина – с десет пъти по-голяма сила от Големият андронен колайдър – може да им помогне да разберат как частиците на Хигс бозона взаимодействат една с друга. Той може също така да разкрие неоткрити досега частици, а чрез сблъскване на тежки йони експериментът може да хвърли светлина и върху това какво е било естеството на материята в ранната Вселена.

Някои изследователи са силно развълнувани от разработването на проекта, докато други не мислят че този бъдещ колайдър ще разкрие нещо ново, тъй като според тях ще се окаже, че той няма да има достатъчно сила за да получи частиците, които физиците се надяват да открият. Трети пък смятат, че физиците и другите учени трябва да зарежат този проект и да се съсредоточат повече върху на финансирането на други, по-належащи проблеми, като климатичните промени например.

Ако такъв проект все пак бъде приет и се реализира, ще са необходими поне около 20 години за проектиране, изграждане и тестване на машината и това ще струва около 24 милиарда евро (над 27 милиарда долара) за двете машини и тунела, в който ще се извършва ускоряването на частиците. Тези разчети съвпадат със срокът до който Големият андронен колайдър ще бъде изведен от експлоатация по план – около 2040 г.

Тепърва международна група съставена от физици на елементарните частици, които работят по нова европейска стратегия по отношение на физиката на частиците, ще я разгледа заедно с всички останали становища.