Et koncept for den Fremtidige Cirkulære Colliders’ rute.Grafik: CERN
Et videnskabeligt samarbejde har udgivet et koncept, design for Large Hadron Collider ‘ s efterfølger, en enorm nyt eksperiment, der ville sidde inde i en hundrede-kilometer (62 km) tunnel.
Design koncept planer for de to Kommende Cirkulære Colliders, den første, som ville begynde operation måske i 2040. Den ambitiøse eksperimenter vil gå på jagt efter nye partikler med en kollision, energi 10 gange højere end dem, der er oprettet ved Large Hadron Collider (LHC). Begrebet design-er den første store milepæl nået af det videnskabelige samarbejde.
“Det viser, at ef-principperne og mulighederne for post-LHC Fremtidige Cirkulære Collider,” Michael Benedikt, CERN acceleratoren fysiker og undersøgelsens leder, fortalte Gizmodo. “Det viser, at der er en troværdig, sammenhængende fysisk scenarie for gennemførelsen af et større projekt, som kunne uden problemer fortsætte med høj energi fysik”, når LHC ‘ s fysik drift kommer til en ende i 2030’erne.
Partikel colliders fremskynde bittesmå stumper af stof til hastigheder tæt på lysets hastighed, smække dem sammen. Da energi og masse er tilsvarende i fysik, nye partikler kan materialisere sig ud af kollisioner. Høje energier også mulighed fysikere til at foretage målinger af riger umuligt at sonden i et typisk lab. Større colliders typisk lad fysikere udforske de typer af partikler, der er fyldt Universet, til tider tættere og tættere på Big Bang.
LHC opdaget Higgs-partiklen, er den sidste partikel forudsagt af partikel fysik’ regelsæt, Standard Model. Men der synes stadig at være manglende masse i Universet i form af mørkt stof, og der er andre uløste fysiske mysterier, der kan kræve mere energi, end LHC kan give—og der er derfor brug for et større atom flot pige.
FCC ‘ s nye rapport, der tilbyder design for et 100-kilometer-runde tunnel med adgang punkter under og omkring Geneve, Schweiz, hvilket ville koste måske 5 milliarder euro (5.72 milliarder USD). En 4 milliarder euro (4.56 milliarder USD) maskine, der kolliderer elektronerne og deres antistof partnere, deles i mindre bestanddele, ville besætte den plads først, så måske et årti eller to senere ville blive erstattet med en proton – eller atom-kolliderende maskine beslægtet med LHC, forklarede Benedikt. LHC ‘ s egne 27-kilometer-runde (16 km) – tunnelen blev først hjem til Large Electron-Positron (LEP) collider.
Nogle partikel fysikere er begejstrede for muligheden for at opdage nye fysiske fænomener at forklare udestående mysterier. “Jeg er begejstret, fordi det giver os mulighed for at studere Higgs-bosonen til faktorer på 20 til 50 præcision,” Freya Blekman, der er professor i partikelfysik ved Vrije Universiteit Brussel i Belgien og forsker på CERN, fortalte Gizmodo. “Det er den næste generation af discovery maskine, som vil være følsomme] til mulige nye partikler, hvis de eksisterer, selv hvis de er alt for massive til at være lavet af nuværende acceleratorer eller kun direkte dukke op som små ændringer i Standard-Modellen.”
Men der er stadig en vis usikkerhed om, hvad det vil FCC faktisk fortælle os. I hendes blog, Frankfurt Institute for Advanced Studies research fellow Sabine Hossenfelder skrev, at “Efter opdagelsen af Higgs-partiklen, der er heller ingen god grund til, hvorfor der bør være noget andet at finde, hverken ved LHC eller ved højere energier, ikke indtil 15 størrelsesordner højere end hvad vi kan nå frem til nu.” I en af vores Drøm Eksperiment indlæg, Duke University partikel fysik postdoc James Beacham forklarede, at det kunne kræve at bygge en partikel accelerator omkring Mars eller endda rundt i hele solsystemet til rent faktisk at besvare fysikere dybeste spørgsmål.
Du kan også bemærke, at Kina har udgivet planer for sit eget 100-kilometer partikel collider (som har sin egen uafhængige problemer). Benedikt sagde, at disse værker er en bekræftelse af, at partikel fysik samfund er interesseret i sådan et eksperiment.
Jeg spurgte Benedikt, hvis gruppen havde betragtet som nogle af den nye forskning i mere kompakt acceleratorer, der kan producere høj-energi partikler over et mindre fodaftryk. Han forklarede, at dette er en vigtig langsigtet forskning og udvikling af programmer, men af, at FCC-koncept foreslår et anlæg, der ved udgangen af 2030’erne—i det væsentlige, er der ikke tid til at integrere disse to teknologier. At bygge større collider vil stole mest på at udvikle mere effektive superledende magneter.
Der er en fremtid til partikel-acceleratorer, og masser af andre forsøg, der er iværksat eller planlagt for at undersøge mysterier i Universet. Men om FCC-faktisk vil løse nogen af disse mysterier er endnu ikke klart.
Dele Denne Historie