Toto není správný čas pro větší urychlovač částic. Ale CERN, evropské fyzikální centrum se sídlem ve švýcarské Ženevě, má plány – velké plány. Největší zařízení na fyziku částic na světě, které v současné době provozuje největší urychlovač částic na světě, oznámilo, že si klade za cíl vybudovat ještě větší stroj, jak bylo odhaleno na tiskové konferenci a dnešním vydání.
S tím, CERN se rozhodl, že chce pokračovat v prvním kroku plánu pro Future Circular Collider (FCC), který je umístěn v kruhovém tunelu 100 kilometrů nebo něco přes 60 mil po obvodu. Tento stroj mohl nakonec dosáhnout kolizních energií 100 tera-elektronvoltů, což je zhruba šestkrát více než kolizní energie v současné době fungujícího Large Hadron Collider (LHC). Dosažením bezprecedentně vysokých energií by nový urychlovač umožnil dosud nejhlubší pohled do struktury hmoty a nabídl by možnost najít nové částice.
Zda vznikne úplné vidění, je stále nejasné. CERN však oznámil, že má pro organizaci „vysokou prioritu“ učinit první krok na cestě k FCC: najít vhodné místo pro tunel a postavit stroj na srážku elektronů a pozitronů při energiích podobných energii LHC (který však používá protony na protony). Rozhodnutí, zda CERN poté přejde k vysokoenergetickým srážkám mezi protony, přijde až po několika dalších letech studia a úvah.
Tento první krok byl také nazván „Higgsova továrna“, protože je speciálně navržena k výrobě velkého množství Higgsových bosonů. Higgsův boson, objevený v CERNu v roce 2012, byl poslední chybějící částice ve Standardním modelu částicové fyziky. S novým strojem chtějí částicoví fyzici podrobněji měřit jeho vlastnosti a vlastnosti některých dříve objevených částic. (Japonsko uvažuje o vybudování lineárního urychlovače s podobným účelem jako továrna HIGGS v CERNu, ale výbor pracující na této myšlence neučinil ve své loňské zprávě žádné konečné rozhodnutí. Čína zvažuje kruhový urychlovač podobný rozsahem a velikostí úplnému plánu CERN FCC , ale rozhodnutí se očekává až v příštím roce.)
Ale plán CERNu, pokud by byl plně proveden, by stál desítky miliard dolarů. Přesná čísla nejsou k dispozici, protože rozpočtové odhady předložené CERN obvykle nezahrnují provozní náklady. Pokud vezmeme v úvahu provozní náklady na Velký hadronový urychlovač, tyto náklady na nový urychlovač by pravděpodobně činily nejméně 1 miliardu dolarů ročně. U zařízení, které může fungovat 20 a více let, je to srovnatelné se stavebními náklady.
To jsou bezpochyby do očí bijící čísla. Ve skutečnosti jsou urychlovače částic nejdražšími fyzikálními experimenty, jaké existují. Jejich cena je vyšší než cena i u nejnákladnějších typů experimentů, dalekohledů na družicových misích.
Hlavním důvodem, proč jsou náklady tak vysoké, je to, že od 90. let existují pouze přírůstkové vylepšení technologie urychlovače. V důsledku toho je dnes jediným způsobem, jak dosáhnout vyšších energií, budování větších strojů. Je to naprostá fyzická velikost – dlouhé tunely, mnoho magnetů ji musí zaplnit a všichni lidé, kteří to potřebují, aby to udělali -, činí urychlovače částic tak nákladnými.
Ale zatímco náklady na tyto urychlovače nafoukl, jejich relevance poklesla. Když ve 40. letech začali fyzici stavět urychlovače, neměli kompletní inventář elementárních částic a věděli to. Nová měření přinesla nové hádanky a stavěli větší urychlovače, dokud v roce 2012 nebyl obraz kompletní. Standardní model má stále nějaké volné konce, ale experimentální testování by vyžadovalo energie nejméně deset miliardkrát vyšší než to, co by mohla testovat i FCC. Vědecký případ dalšího většího urychlovače je proto v současnosti malý.
Samozřejmě je možné, že další větší urychlovač by udělal průlomový objev. Někteří fyzici doufají, že například mohou poskytnout vodítka o povaze temné hmoty nebo temné energie.
Ano, dá se doufat. Neexistuje však žádný důvod, proč by se částice, které tvoří temnou hmotu nebo temnou energii, měly objevit v energetickém rozsahu nového zařízení. A to je za předpokladu, že se jedná o částice, od nichž nejsou žádné důkazy. I když jsou to částice, navíc vysoce energetické srážky nemusí být tím nejlepším způsobem, jak je hledat. Například slabě interagující částice s malými hmotami nejsou u velkých urychlovačů něco, co by člověk hledal.
A existují zcela odlišné typy experimentů, které by mohly vést k průlomu při mnohem menších nákladech, jako jsou vysoce přesná měření při nízkých energiích nebo zvyšování hmotností objektů v kvantových stavech.Přechod na vyšší energie není jediný způsob, jak pokročit v základech fyziky; je to jen ten nejdražší.
V této situaci by se fyzici částic měli zaměřit na vývoj nových technologií, které by mohly srážky dostat zpět v rozumné cenové relaci a zdržet kopání dalších tunelů. Nejslibnější technologií na obzoru je nový typ zrychlení „probuzení pole“, který by mohl dramaticky snížit vzdálenost potřebnou k urychlení částic, a tím zmenšit velikost srážek. Další technologií měnící hru by byly supravodiče pokojové teploty, které by mohly učinit silné magnety, na které se spoléhají spoléhači, efektivnější a cenově dostupnější.
Pohled do těchto nových technologií patří také mezi priority CERNu. Jak ale odhalí aktualizace strategie, částicoví fyzici se neprobudili do své nové reality. větší urychlovače částic prošly jeho kurzem. Dnes má malou vědeckou návratnost investic a zároveň téměř žádný společenský význam. Velké vědecké projekty mají obecně prospěch pro vzdělávání a infrastrukturu, ale to není specifické pro urychlovače částic. tyto vedlejší účinky jsou to, co nás opravdu zajímá, pak bychom měli alespoň dát své peníze do vědeckého výzkumu se společenským významem.
Why, f nebo například stále nemáme mezinárodní středisko pro předpovědi klimatu, které by podle současných odhadů stálo „jen“ 1 miliardu dolarů rozloženou na 10 let? To jsou arašídy ve srovnání s tím, co nasává částicová fyzika, ale mnohem důležitější. Nebo proč, možná vás v poslední době napadlo, nemáme centrum pro modelování epidemií?
Je to proto, že příliš mnoho finančních prostředků na vědu je rozdáváno na základě setrvačnosti. V minulém století se částicová fyzika rozrostla do velké, velmi vlivné a dobře propojené komunity. Budou pokračovat v budování větších urychlovačů částic, dokud to půjde, jednoduše proto, že to fyzici částic dělají, ať už to má smysl, nebo ne.
Je na čase, aby společnost k financování velkých vědeckých projektů přistupovala osvíceněji. než nadále dávat peníze těm, kterým dříve peníze dali. Máme větší problémy než měřit další číslici na hmotnosti Higgsova bosonu.