Prihodnost fizike: CERN objavil izvedljivost naslednika LHC-ja
Evropska organizacija za jedrske raziskave (CERN) je danes predstavila pomemben korak v prihodnost fizike osnovnih delcev. Direktorat za znanost in inovacije je sporočil, da je organizacija “objavila poročilo o izvedljivosti morebitnega bodočega krožnega trkalnika, ki predstavlja rezultat večletnega dela več kot tisoč raziskovalcev in inženirjev z vsega sveta”. Poročilo bo ključni dokument za razprave v okviru posodobitve Evropske strategije za fiziko osnovnih delcev, Svet CERN-a pa ga bo podrobno obravnaval v prihodnjih mesecih.
Predlagani projekt, imenovan Future Circular Collider (FCC), bi lahko po letu 2040 nasledil zdajšnji Veliki hadronski trkalnik (LHC), ki s 27 kilometri obsega že desetletja vodi raziskave na področju fizike delcev. Novi trkalnik bi s približno 91 kilometri obsega pomenil pomemben tehnološki in znanstveni preskok.
Higgsov bozon kot gonilo novih odkritij
Znanstvena utemeljitev za gradnjo FCC izhaja iz odkritja Higgsovega bozona leta 2012 in nerešenih vprašanj sodobne fizike. Kot navaja direktorat, “Higgsov bozon je do zdaj najpreprostejši, a hkrati eden najbolj skrivnostnih odkritih delcev, saj imajo njegove lastnosti daljnosežne posledice za naš obstoj”. Odkritje tega delca je razkrilo mehanizem, ki je osnovnim delcem omogočil pridobitev mase kmalu po velikem poku, kar je vodilo do nastanka atomov in vseh struktur v vesolju. Po mnenju raziskovalcev bi lahko nadaljnje raziskave Higgsovega bozona osvetlile tudi usodo vesolja in druge temeljne skrivnosti.
Študija predvideva, da bi FCC deloval v dveh fazah. “V prvi bi elektronsko-pozitronski trkalnik deloval kot tovarna Higgsovega bozona, šibkih sil in top kvarkov. V drugi fazi pa kot protonsko-protonski trkalnik, z rekordnimi vrednostmi trka – okoli 100 TeV,” pojasnjuje direktorat. Takšne zmogljivosti bi omogočile preboj v razumevanju temeljnih zakonitosti narave.
Tehnični in finančni vidiki projekta
Študija podrobno obravnava stroške, tehnične zahteve in okoljske vidike projekta. “Stroški gradnje prve faze FCC, ki vključuje elektronsko-pozitronski trkalnik, tunel in celotno tehnično infrastrukturo, so ocenjeni na 15,7 milijard evrov,” navaja poročilo, pri čemer je znesek preračunan po tečaju Evropske centralne banke z dne 31. januarja 2025. Gradnja bi se raztezala na 12 let, z začetkom okoli leta 2030, večino sredstev pa bi zagotovili iz obstoječega proračuna CERN-a, podobno kot pri LHC.
Poleg finančnih ocen študija opredeljuje tudi traso pospeševalnika. “Razvili in analizirali so več kot 100 možnih scenarijev, preden so izbrali najprimernejšo različico z umestitvijo 90,7 kilometra dolgega pospeševalnega obroča na povprečni globini 200 metrov z osmimi površinskimi lokacijami in štirimi eksperimentalnimi mesti,” pojasnjuje direktorat. Pri tem so aktivno sodelovali Francija in Švica, državi gostiteljici CERN-a, ki usklajujeta projekt z lokalnimi in nacionalnimi organi.
Trajnost in družbene koristi
CERN poudarja zavezanost trajnostnemu razvoju. “Projekti novega laboratorija bodo zavezani trajnostni raziskovalni infrastrukturi, vključevali načelo ekološkega oblikovanja v vseh fazah – od načrtovanja in gradnje do obratovanja in razgradnje,” zagotavlja direktorat. Študija opisuje ukrepe za zmanjšanje okoljskega odtisa in spodbuja tehnološke inovacije v sodelovanju z lokalnimi skupnostmi.
Poleg znanstvenih ciljev projekt prinaša širše družbeno-ekonomske koristi. Trkalniki delcev so v preteklosti prispevali k tehnološkim prebojem na področjih, kot so medicina, fuzijska energija in razvoj naprednih detektorjev. “Trkalniki delcev ne omogočajo le napredka v razumevanju osnovnih zakonitosti narave, temveč tudi tehnološke preboje, ki vplivajo na številna področja,” poudarja direktorat.
Čeprav študija predstavlja pomemben korak, še ne pomeni zaveze k izvedbi projekta. “Študija ne predpostavlja zaveze članic in pridruženih članic CERN-a k dejanski podpori izvedbe projekta FCC,” opozarja direktorat. Dokument bodo najprej pregledala neodvisna strokovna telesa, nato pa ga bo novembra 2025 obravnaval Svet CERN-a. Končna odločitev o nadaljevanju bi lahko padla okoli leta 2028.
Portal24; Foto: Pixabay/Geralt