Et konsept for Fremtidig Sirkulær Colliders’ rute.Grafisk: CERN
En vitenskapelig samarbeid har gitt ut et konsept design for Large Hadron Collider etterfølger, en enorm nytt eksperiment som skulle sitte inne i en hundre kilometer (62 km) tunnel.
Design-konsept planer for to Fremtidige Sirkulær Colliders, den første som ville begynne operasjonen kanskje i 2040. Den ambisiøse eksperimenter ville jakten på nye partikler med kollisjon energier 10 ganger høyere enn de som er laget av den Large Hadron Collider (LHC). Begrepet design er den første store milepæl er oppnådd ved vitenskapelig samarbeid.
“Det viser samfunnet prinsippene og gjennomførbarhet av post-LHC Fremtiden Sirkulær Collider,” Michael Benedikt, CERN accelerator fysiker og studiet leder, fortalte Gizmodo. “Det viser at det er en troverdig, sammenhengende fysisk scenario for gjennomføring av et større prosjekt som kunne sømløst fortsette høy-energi fysikk” når LHC fysikk operasjonen kommer til en slutt i 2030s.
Partikkel colliders akselerere små biter av saken til hastigheter nær lysets hastighet, slamming dem sammen. Siden energi og masse er tilsvarende i fysikk, nye partikler kan materialisere seg ut av kollisjoner. Høye energier også tillate fysikere til å ta målinger av verdener umulig å sondere i en typisk lab. Større colliders vanligvis la fysikere utforske typer partikler som fylte Universet til tider nærmere og nærmere til Big Bang.
LHC oppdaget Higgs-bosonet, den siste partikkel spådd av partikkelfysikk’ avtaleverk, Standard-Modellen. Men det fortsatt ser ut til å være manglende massen i Universet i form av mørk materie, og det er andre uløste fysiske mysterier som kan kreve mer energi enn det LHC kan gi—derfor er det behov for en større atom smasher.
FCC ‘ s nye rapport tilbyr design for en 100-kilometer-runde tunnel med tilgang poeng under og rundt Geneve, Sveits, noe som ville koste kanskje 5 milliarder euro (5.72 milliarder USD). En 4 milliarder euro (4.56 milliarder USD) maskin som kolliderer elektroner og deres antimaterie partnere, positrons, ville okkupere plass først, så kanskje et tiår eller to senere ville det bli erstattet med en proton – eller atom-kollidere maskinen beslektet med LHC, forklarte Benedikt. LHC egen 27-kilometer-runde (16 km) tunnel var først hjem for å Large Electron-Positron (LEP) collider.
Noen partikkel fysikere er begeistret for muligheten til å oppdage nye fysiske fenomener, for å forklare utestående mysterier. “Jeg er glad fordi det gir oss mulighet til å studere Higgs-bosonet til faktorer av 20 til 50 presisjon,” Freya Blekman, professor i partikkelfysikk ved Vrije Universiteit Brussel i Belgia og forsker ved CERN i sveits, fortalte Gizmodo. “Det er neste generasjon av funn maskin, som [ville være følsomme] til mulige nye partikler, hvis de finnes, selv om de er for omfattende til å være laget av gjeldende hurtigvalg eller bare direkte dukke opp som små endringer i Standard-Modellen.”
Men det er fortsatt en viss usikkerhet om hva FCC vil faktisk forteller oss. I bloggen hennes, Frankfurt Institute for Advanced Studies research fellow Sabine Hossenfelder skrev at “Etter oppdagelsen av Higgs-bosonet, det er heller ingen god grunn for hvorfor det skulle være noe annet å finne, verken ved LHC eller ved høyere energier, ikke opp til 15 størrelsesordener høyere enn hva vi kan oppnå nå.” I en av våre Drøm Eksperiment innlegg, Duke University partikkelfysikk postdoc James Beacham forklart at det kunne kreve å bygge en partikkel-akselerator rundt Mars eller selv rundt i hele solsystemet for å faktisk svare fysikere’ dypeste spørsmål.
Du kan også merke seg at Kina har lansert planer for sin egen 100-kilometer partikkel collider (som har sin egen urelaterte saker). Benedikt sa at disse arbeidene er en bekreftelse på at partikkelfysikk samfunnet er interessert i et slikt eksperiment.
Jeg spurte Benedikt hvis gruppen hadde ansett som noen av de nye forskning på mer kompakt aktiviteter som kan produsere høy-energi partikler over et mindre fotavtrykk. Han forklarte at dette er et viktig langsiktig forskning og utvikling programmer, men at FCC-konseptet foreslår en anlegget ved utgangen av 2030s—i hovedsak, det er ikke tid til å integrere disse to teknologiene. Bygge større collider vil stole mest på å utvikle kraftigere superledende magneter.
Det er en fremtid for å partikkel hurtigvalg, og massevis av andre eksperimenter er i gang eller planlagt for å undersøke mysterier i Universet. Men om FCC faktisk kan løse noen av disse mysteriene er ennå ikke klart.
Deler Denne Historien