Acesta nu este momentul potrivit pentru un accelerator de particule mai mare. Dar CERN, centrul european de fizică cu sediul la Geneva, Elveția, are planuri – planuri mari. Cea mai mare instalație de fizică a particulelor din lume, care funcționează în prezent cel mai mare colizor de particule din lume, a anunțat că își propune să construiască o mașină și mai mare, așa cum a fost dezvăluit într-o conferință de presă și lansat astăzi.
Cu aceasta, CERN a decis că dorește să continue cu primul pas al unui plan pentru viitorul colector circular (FCC), găzduit într-un tunel în formă de inel de 100 de kilometri, sau puțin peste 60 de mile, în circumferință. Această mașină ar putea atinge, în cele din urmă, energii de coliziune de 100 tera-electron-volți, de aproximativ șase ori energia de coliziune a colisionarului mare de hadroni (LHC) care funcționează în prezent. Prin atingerea unor energii mari fără precedent, noul colizor ar permite cea mai profundă privire asupra structurii materiei de până acum și ar oferi posibilitatea de a găsi noi particule.
Încă nu este clar dacă viziunea completă va exista. Dar CERN a anunțat că este de „mare prioritate” pentru organizație să facă primul pas în drumul către FCC: găsirea unui loc potrivit pentru tunel și construirea unei mașini pentru a face coliziune de electroni și pozitroni la energii similare cu cea a LHC (care totuși folosește protoni pe protoni). Decizia dacă CERN va trece apoi la coliziile cu energie ridicată dintre protoni va veni doar după mai mulți ani de studiu și deliberare.
Acest prim pas a fost, de asemenea, supranumit o „fabrică Higgs”, deoarece este special concepută pentru a produce cantități mari de bosoni Higgs. Bosonul Higgs, descoperit la CERN în 2012, a fost ultima particulă lipsă din Modelul standard de fizică a particulelor. Cu noua mașină, fizicienii particulelor doresc să-i măsoare mai detaliat proprietățile și proprietățile unor particule descoperite anterior. (Japonia are în vedere construirea unui colizor liniar cu un scop similar fabricii Higgs de la CERN, dar comitetul care lucrează la această idee nu a luat o decizie definitivă în raportul lor de anul trecut. China are în vedere un colizor circular similar cu dimensiunea și dimensiunea planului FCC complet al CERN , dar o decizie nu este așteptată până anul viitor.)
Dar planul CERN, dacă ar fi executat complet, ar costa zeci de miliarde de dolari. Numerele exacte nu sunt disponibile, deoarece estimările bugetare prezentate de CERN nu includ de obicei costul operațiunii. Urmărind costurile de funcționare pentru colisionatorul mare de hadroni, aceste costuri pentru noul colizor s-ar ridica probabil la cel puțin 1 miliard de dolari pe an. Pentru o instalație care poate funcționa timp de 20 de ani sau mai mult, acest lucru este comparabil cu costurile de construcție.
Fără îndoială, acestea sunt numere atrăgătoare. Într-adevăr, colizioanele de particule sunt în prezent cele mai scumpe experimente fizice existente. Prețul lor este mai mare decât cel al celui mai scump tip de experiment, telescoapele în misiuni prin satelit.
Motivul principal pentru care costul este atât de ridicat este acela că, începând cu anii 1990, au existat doar creșteri îmbunătățiri în tehnologia coliziunii. În consecință, singura modalitate de a ajunge la energii superioare astăzi este construirea de mașini mai mari. Dimensiunea fizică simplă – tunelurile lungi, numeroșii magneți trebuie să-l umple și toți oamenii necesari pentru a face acest lucru – face ca colizorul de particule să fie atât de scump.
Dar, în timp ce costul acestor colizori a crescut, relevanța lor a scăzut. Când fizicienii au început să construiască colizori în anii 1940, aceștia nu aveau un inventar complet al particulelor elementare și îl știau. Noile măsurători au adus noi puzzle-uri și au construit colizori mai mari până când, în 2012, imaginea a fost completă. Modelul standard are încă câteva capete libere, dar testarea experimentală a acestora ar necesita energii de cel puțin zece miliarde de ori mai mari decât ceea ce ar putea testa chiar FCC. Prin urmare, cazul științific pentru un următor colizor mai mare este în prezent subțire.
Desigur, este posibil ca un următor colizor mai mare să facă o descoperire revoluționară. Unii fizicieni speră, de exemplu, că ar putea oferi indicii despre natura materiei întunecate sau a energiei întunecate.
Da, se poate spera. Dar nu există niciun motiv pentru care particulele care alcătuiesc materia întunecată sau energia întunecată ar trebui să apară în gama de energie a noului dispozitiv. Și asta presupunând că sunt particule pentru început, pentru care nu există dovezi. Chiar dacă sunt particule, mai mult decât atât, coliziuni extrem de energice pot să nu fie cel mai bun mod de a le căuta. Particulele care interacționează slab cu mase mici, de exemplu, nu sunt ceva ce se caută cu colizori mari.
Și există cu totul diferite tipuri de experimente care ar putea duce la descoperiri la costuri mult mai mici, cum ar fi măsurători de înaltă precizie. la energii mici sau crescând masele de obiecte în stări cuantice.Mersul către energiile superioare nu este singura modalitate de a progresa în bazele fizicii; este doar cea mai scumpă.
În această situație, fizicienii de particule ar trebui să se concentreze pe dezvoltarea de noi tehnologii care ar putea aduce colizorii înapoi într-un interval de preț rezonabil și să renunțe la săparea mai multor tuneluri. Cea mai promițătoare tehnologie de la orizont este un nou tip de accelerație a „câmpului de veghe” care ar putea reduce dramatic distanța necesară pentru a accelera particulele și, prin urmare, ar micșora dimensiunea colizoarelor. O altă tehnologie care schimbă jocul ar fi superconductorii la temperatura camerei care ar putea faceți magneții puternici pe care se bazează colizorii mai eficienți și mai accesibili.
Analizarea acestor noi tehnologii este, de asemenea, printre prioritățile CERN. Dar, după cum arată actualizarea strategiei, fizicienii de particule nu s-au trezit la noua lor realitate. colizorii mai mari de particule și-au urmat cursul. Astăzi are un randament științific redus al investițiilor și, în același timp, aproape nu are relevanță socială. Proiectele științifice mari tind să beneficieze în general de educație și infrastructură, dar acest lucru nu este specific colizoarelor de particule. acele efecte secundare sunt ceea ce ne interesează cu adevărat, atunci ar trebui cel puțin să ne punem banii în cercetarea științifică cu relevanță socială.
De ce, f sau, de exemplu, nu avem încă un centru internațional pentru predicțiile climatice, care, conform estimărilor actuale, ar costa „doar” 1 miliard de dolari repartizați pe 10 ani? Aceasta este arahide în comparație cu ceea ce aspiră fizica particulelor, dar cu mult mai importantă. Sau de ce, s-ar fi putut să vă întrebați recent, nu avem un centru pentru modelarea epidemiei?
Acest lucru se datorează faptului că prea multe finanțări științifice sunt distribuite pe baza inerției. În secolul trecut, fizica particulelor a devenit o comunitate mare, foarte influentă și bine conectată. Vor continua să construiască colizori de particule mai mari cât pot, pur și simplu pentru că asta fac fizicienii de particule, indiferent dacă are sens sau nu.
Este timpul ca societatea să adopte o abordare mai luminată pentru finanțarea proiectelor științifice mari. decât să continue să dea bani celor cărora le-au dat bani anterior. Avem probleme mai mari decât măsurarea următoarei cifre pe masa bosonului Higgs.