Ez nem az megfelelő idő egy nagyobb részecskegyorsítóhoz. De a CERN-nek, a svájci Genfben található európai fizikai központnak tervei vannak – nagy tervekkel. A világ legnagyobb részecskefizikai létesítménye, amely jelenleg a világ legnagyobb részecskeütközőjét működteti, bejelentette, hogy egy még nagyobb gép felépítését tűzte ki célul, amint az a mai sajtótájékoztatón és a közleményben kiderült.
Ezzel, A CERN úgy döntött, hogy folytatni kívánja a Future Circular Collider (FCC) tervének első lépését, amelyet egy kör alakú alagútban, 100 kilométeres, vagy kissé 60 mérföldes körzetben rendeznek meg. Ez a gép végül elérheti a 100 tera-elektronvolt ütközési energiáját, ami a jelenleg működő nagy hadronütköző (LHC) ütközési energiájának körülbelül hatszorosa. Példátlanul magas energiák elérésével az új ütköző lehetővé tenné az anyag szerkezetének legmélyebb betekintését, és új részecskék megtalálásának lehetőségét kínálná.
Egyelőre nem világos, hogy a teljes látás létrejön-e. De a CERN bejelentette, hogy “kiemelt fontosságú”, hogy a szervezet megtegye az első lépést az FCC felé vezető úton: megfelelő helyet talál az alagút számára, és egy gépet épít az elektronok és a pozitronok ütközésére az LHC-hez hasonló energiákkal. (amely azonban protonokat használ a protonokon). Annak eldöntése, hogy a CERN továbblép-e a protonok közötti nagy energiájú ütközésekbe, csak több évig tartó tanulmányozás és mérlegelés után következik be.
Ezt az első lépést szintén szinkronizálták „Higgs-gyár”, mert kifejezetten nagy mennyiségű Higgs-bozon előállítására tervezték. A CERN-ben 2012-ben felfedezett Higgs-bozon volt az utolsó hiányzó részecske a részecskefizika standard modelljében. Az új géppel a részecskefizikusok részletesebben meg akarják mérni annak tulajdonságait, valamint néhány korábban felfedezett részecske tulajdonságait. (Japán fontolóra vesz egy lineáris ütköző építését hasonló céllal, mint a CERN Higgs gyára, de az ötleten dolgozó bizottság tavalyi jelentésében nem hozott végleges döntést. Kína fontolóra veszi a CERN teljes FCC tervéhez hasonló körkörös ütközőt. , de döntés csak jövőre várható.)
De a CERN terve, ha teljes mértékben megvalósul, több tízmilliárd dollárba kerül. Pontos számok nem állnak rendelkezésre, mert a CERN által előterjesztett költségvetési becslések általában nem tartalmazzák a működési költségeket. A nagy hadron ütköző működési költségeit figyelembe véve az új ütköző költségei valószínűleg évente legalább egymilliárd dollárt tesznek ki. Egy 20 vagy több évig üzemelő létesítmény esetében ez összehasonlítható az építési költségekkel.
Ezek kétségkívül szemfüles számok. A részecskeütközők jelenleg a legdrágább fizikai kísérletek. Áraik magasabbak, mint még a legdrágább kísérlettípusok, a műholdas küldetések teleszkópjai.
A költségek olyan magas oka, hogy az 1990-es évek óta csak növekményes az ütközési technológia fejlesztése. Ennek eredményeként ma a nagyobb energiák elérésének egyetlen módja a nagyobb gépek építése. A puszta fizikai méret – a hosszú alagutak, a sok mágnesnek meg kell töltenie, és minden embernek, amihez ehhez szükség van – olyan drágává teszi a részecskeütközőket.
De ezeknek az ütközőknek a költsége ballonozott, relevanciájuk csökkent. Amikor a fizikusok az 1940-es években elkezdtek ütközőket építeni, nem rendelkeztek teljes elemi részecskékkel, és tudták. Az új mérések új rejtvényeket hoztak fel, és nagyobb ütközőket építettek, amíg 2012-ben a kép teljes nem volt. A standard modellnek még mindig vannak laza végei, de ezek kísérleti tesztelése legalább tízmilliárdszor nagyobb energiát igényel, mint amit még az FCC is tesztelhetne. A következő nagyobb ütköző tudományos esete ezért jelenleg vékony.
Természetesen lehetséges, hogy egy következő nagyobb ütköző áttörő felfedezést eredményezne. Egyes fizikusok remélik, hogy például tippeket kínálhat a sötét anyag vagy a sötét energia természetéről.
Igen, remélhetünk. De nincs oka annak, hogy a sötét anyagot vagy sötét energiát alkotó részecskék megjelenjenek az új eszköz energia tartományában. És ez azt feltételezi, hogy kezdetben részecskék, amelyekre nincs bizonyíték. Még ha részecskék is, ráadásul a nagy energiájú ütközések nem biztos, hogy a legjobb módszerek ezek keresésére. Például az apró tömegű, gyengén kölcsönhatásban lévő részecskékre nem érdemes nagy ütközők esetén figyelni.
És vannak egészen más típusú kísérletek, amelyek sokkal kisebb költségek mellett áttörésekhez vezethetnek, például nagy pontosságú mérések alacsony energiáknál vagy a tárgyak tömegének növelése kvantum állapotokban.A magasabb energiákra való eljutás nem az egyetlen módja a haladásnak a fizika alapjain; csak a legdrágább.
Ebben a helyzetben a részecskefizikusoknak olyan új technológiák kifejlesztésére kell összpontosítaniuk, amelyek visszavezethetik az ütközőket az elfogadható árkategóriába, és megakadályozhatják az újabb alagutak ásását. A láthatáron a legígéretesebb technológia egy újfajta „ébresztési mező” gyorsítás, amely drámai módon csökkentheti a részecskék felgyorsításához szükséges távolságot, és ezáltal csökkenti az ütközők méretét. Egy másik játékváltoztató technológia a szobahőmérsékletű szupravezetők lennének, amelyek képesek lennének tegye hatékonyabbá és megfizethetőbbé az erős mágneseket, amelyekre az ütközők támaszkodnak.
Ezeknek az új technológiáknak a vizsgálata szintén a CERN prioritásai közé tartozik. De amint a stratégia frissítéséből kiderül, a részecskefizikusok nem ébredtek fel új valóságukban. nagyobb részecskeütközők lefutottak. Ma kevés a befektetések tudományos megtérülése, ugyanakkor társadalmi jelentősége szinte nincs. A nagy tudományos projektek általában az oktatás és az infrastruktúra javát szolgálják, de ez nem kifejezetten a részecskeütközőkre jellemző. ezek a mellékhatások érdekelnek minket igazán, akkor legalább a társadalmilag releváns tudományos kutatásokra kellene fordítanunk a pénzünket.
Miért, f vagy például, még mindig nincs nemzetközi központunk az éghajlat előrejelzéséhez, amely a jelenlegi becslések szerint 10 év alatt elosztva “csak” egymilliárd dollárba kerülne? Ez földimogyoró ahhoz képest, amit a részecskefizika felszív, mégis sokkal fontosabb. Vagy miért gondolhatta a közelmúltban, miért nincs központunk a járványmodellezéshez?
Ez azért van, mert a tehetetlenség alapján túl sok tudományos forrást osztanak ki. Az elmúlt évszázadban a részecskefizika nagy, nagyon befolyásos és jól összekapcsolódó közösséggé nőtte ki magát. Mindaddig építenek nagyobb részecskeütközőket, ameddig csak tudnak, egyszerűen azért, mert a részecskefizikusok ezt teszik, legyen ennek értelme vagy sem.
Arról van itt az idő, hogy a társadalom felvilágosultabb megközelítést alkalmazzon a nagy tudományos projektek finanszírozásában. mint továbbra is pénzt adni azoknak, akiknek korábban pénzt adtak. Nagyobb problémáink vannak, mint a következő számjegy mérése a Higgs-bozon tömegén.