Questo non è il momento giusto per un acceleratore di particelle più grande. Ma il CERN, il centro di fisica europeo con sede a Ginevra, in Svizzera, ha dei piani, grandi progetti. Il più grande impianto di fisica delle particelle del mondo, che attualmente gestisce il più grande collisore di particelle al mondo, ha annunciato che mira a costruire una macchina ancora più grande, come rivelato in una conferenza stampa e rilasciato oggi.
Con ciò, Il CERN ha deciso di voler andare avanti con il primo passo di un piano per il Future Circular Collider (FCC), ospitato in un tunnel a forma di anello di 100 chilometri, o poco più di 60 miglia, di circonferenza. Questa macchina potrebbe infine raggiungere energie di collisione di 100 teraelettronvolt, circa sei volte l’energia di collisione del Large Hadron Collider (LHC) attualmente in funzione. Raggiungendo energie senza precedenti, il nuovo collisore consentirebbe uno sguardo più profondo nella struttura della materia e offrirebbe la possibilità di trovare nuove particelle.
Non è ancora chiaro se la visione completa verrà all’esistenza. Ma il CERN ha annunciato che è di “alta priorità” per l’organizzazione fare il primo passo verso la FCC: trovare un sito adatto per il tunnel e costruire una macchina per far scontrare elettroni e positroni a energie simili a quella dell’LHC. (che tuttavia utilizza protoni su protoni). La decisione se il CERN andrà poi verso le collisioni ad alta energia tra protoni verrà solo dopo diversi anni di studio e deliberazione.
Anche questo primo passo è stato soprannominato una “fabbrica di Higgs”, perché è appositamente progettata per produrre grandi quantità di bosoni di Higgs. Il bosone di Higgs, scoperto al CERN nel 2012, era l’ultima particella mancante nel modello standard della fisica delle particelle. Con la nuova macchina, i fisici delle particelle vogliono misurare le sue proprietà e le proprietà di alcune particelle scoperte in precedenza, in modo più dettagliato. (Il Giappone sta prendendo in considerazione la costruzione di un collisore lineare con uno scopo simile a quello della fabbrica di Higgs del CERN, ma il comitato che lavora all’idea non ha preso una decisione definitiva nel rapporto dell’anno scorso. La Cina sta considerando un collisore circolare simile per portata e dimensioni al piano FCC completo del CERN , ma non è prevista una decisione fino al prossimo anno.
Ma il piano del CERN, se completamente eseguito, costerebbe decine di miliardi di dollari. I numeri esatti non sono disponibili perché le stime di budget presentate dal CERN di solito non includono il costo dell’operazione. Considerando i costi di esercizio per il Large Hadron Collider, quei costi per il nuovo collider ammonterebbero probabilmente ad almeno $ 1 miliardo all’anno. Per una struttura che può funzionare per 20 anni o più, questo è paragonabile ai costi di costruzione.
Questi sono numeri strabilianti, senza dubbio. In effetti, i collisori di particelle sono attualmente gli esperimenti di fisica più costosi esistenti. Il loro prezzo è superiore a quello del prossimo tipo di esperimento più costoso, i telescopi in missioni satellitari.
La ragione principale per cui il costo è così alto è che, dagli anni ’90, ci sono stati solo incrementi miglioramenti nella tecnologia dei collisori. Di conseguenza, l’unico modo per raggiungere energie più elevate oggi è costruire macchine più grandi. Sono le grandi dimensioni fisiche, i lunghi tunnel, i numerosi magneti necessari per riempirlo e tutte le persone necessarie per farlo, che rendono i collisori di particelle così costosi.
Ma mentre il costo di questi collisori è aumentata, la loro rilevanza è diminuita. Quando i fisici iniziarono a costruire collisori negli anni ’40, non avevano un inventario completo delle particelle elementari e lo sapevano. Nuove misurazioni hanno portato alla luce nuovi enigmi e hanno costruito collisori più grandi fino a quando, nel 2012, il quadro non è stato completo. Il Modello Standard ha ancora alcuni punti in sospeso, ma testarli sperimentalmente richiederebbe energie almeno dieci miliardi di volte superiori a quelle che persino la FCC potrebbe testare. Il motivo scientifico per un prossimo collisore più grande è quindi attualmente esiguo.
Ovviamente, è possibile che un prossimo collisore più grande possa fare una scoperta rivoluzionaria. Alcuni fisici sperano, ad esempio, che possa offrire indizi sulla natura della materia oscura o dell’energia oscura.
Sì, si può sperare. Ma non c’è motivo per cui le particelle che compongono la materia oscura o l’energia oscura dovrebbero apparire nella gamma di energia del nuovo dispositivo. E questo presuppone che siano particelle per cominciare, per le quali non ci sono prove. Anche se sono particelle, inoltre, le collisioni altamente energetiche potrebbero non essere il modo migliore per cercarle. Le particelle che interagiscono debolmente con masse minuscole, ad esempio, non sono qualcosa che si cerca con grandi collisori.
E ci sono tipi completamente diversi di esperimenti che potrebbero portare a scoperte a costi molto inferiori, come misurazioni ad alta precisione a basse energie o aumentando le masse degli oggetti negli stati quantistici.Andare a energie più elevate non è l’unico modo per progredire nelle basi della fisica; è solo il più costoso.
In questa situazione, i fisici delle particelle dovrebbero concentrarsi sullo sviluppo di nuove tecnologie che potrebbero riportare i collisori in una fascia di prezzo ragionevole e trattenere lo scavo di più tunnel. La tecnologia più promettente all’orizzonte è un nuovo tipo di accelerazione del “campo di scia” che potrebbe ridurre drasticamente la distanza necessaria per accelerare le particelle e quindi ridurre le dimensioni dei collisori. Un’altra tecnologia rivoluzionaria sarebbero i superconduttori a temperatura ambiente che potrebbero rendere i potenti magneti su cui i collisori fanno affidamento più efficienti e convenienti.
Anche esaminare queste nuove tecnologie è tra le priorità del CERN. Ma, come rivela l’aggiornamento della strategia, i fisici delle particelle non si sono svegliati alla loro nuova realtà. collisori di particelle più grandi ha fatto il suo corso. Oggi ha scarso ritorno scientifico sull’investimento e, allo stesso tempo, quasi nessuna rilevanza sociale. I grandi progetti scientifici tendono generalmente a favorire l’istruzione e le infrastrutture, ma questo non è specifico dei collisori di particelle. questi effetti collaterali sono ciò che ci interessa veramente, quindi dovremmo almeno investire i nostri soldi nella ricerca scientifica con rilevanza sociale.
Perché, f o ad esempio, non abbiamo ancora un centro internazionale per le previsioni climatiche, che secondo le stime attuali costerebbe “solo” 1 miliardo di dollari distribuito su 10 anni? Sono noccioline rispetto a ciò che la fisica delle particelle fa schifo, ma di gran lunga più importante. O perché, potresti esserti chiesto di recente, non abbiamo un centro per la modellazione delle epidemie?
È perché troppi fondi per la scienza vengono distribuiti sulla base dell’inerzia. Nel secolo scorso, la fisica delle particelle è diventata una comunità ampia, molto influente e ben collegata. Continueranno a costruire collisori di particelle più grandi il più a lungo possibile, semplicemente perché è quello che fanno i fisici delle particelle, che abbia senso o meno.
È ora che la società adotti un approccio più illuminato per finanziare grandi progetti scientifici piuttosto che continuare a dare soldi a coloro a cui hanno dato denaro in precedenza. Abbiamo problemi maggiori rispetto alla misurazione della cifra successiva sulla massa del bosone di Higgs.