Σωματιδιακή φυσική

Πρώτα σχέδια για τον διάδοχο του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN

Written by Δ.Μ.

Αν και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) έχει ακόμη αρκετά χρόνια λειτουργίας, οι επιστήμονες καταστρώνουν από τώρα τα πλάνα για την πειραματική διάταξη που θα τον διαδεχθεί και η οποία πρόκειται να έχει τριπλάσιο μέγεθος.

Share

Αν και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) έχει ακόμη αρκετά χρόνια λειτουργίας, οι επιστήμονες καταστρώνουν από τώρα τα πλάνα για την πειραματική διάταξη που θα τον διαδεχθεί και η οποία πρόκειται να έχει τριπλάσιο μέγεθος. Εκτός από το μεγαλύτερο μέγεθος, ο νέος επιταχυντής αναμένεται να έχει επίσης περίπου 7πλάσια ισχύ. Επομένως, με δεδομένο πως θα χρειασθούν δεκαετίες για την ολοκλήρωση της κατασκευής του, ήδη οι ειδικοί συζητούν για τη σχεδίασή του. Έτσι, περισσότεροι από 500 επιστήμονες συναντήθηκαν στο Βερολίνο στις αρχές του μήνα, για να συζητήσουν διάφορες πτυχές του Future Circular Collider (FCC), όπως θα ονομάζεται ο διάδοχος του LHC.

7-fcc-cern-alternatives

Συγκριτικά με τα 27 χιλιόμετρα που είναι η σήραγγα του LHC, ο FCC θα είναι τουλάχιστον 3 φορές μεγαλύτερος, με το τούνελ του να αγγίζει τα 80-100 χιλιόμετρα. Επίσης, αναμένεται να εγκατασταθεί στην ίδια περιοχή του CERN, δηλαδή στο γαλλοελβετικά σύνορα.

Για την επιτάχυνση των σωματιδίων στο εσωτερικό του, περιμετρικά της σήραγγας θα υπάρχουν μαγνήτες διπλάσιας ισχύος απ’ ό,τι στον LHC. Με αυτό τον τρόπο, οι συγκρούσεις στo εσωτερικό του υπολογίζεται πως θα φτάσουν σε ενέργεια τα 100 Tera eV, περίπου όσο και 10 εκατομμύρια κεραυνοί.

Αυτά τα επίπεδα ενέργειας υπόσχονται να επιστρέψουν στους επιστήμονες να ανιχνεύσουν σωματίδια αρκετά βαρύτερα από το μποζόνιο Higgs, το “σωματίδιο του Θεού” που προσδίδει μάζα στα υπόλοιπα σωμάτια και το οποίο εντοπίστηκε για πρώτη φορά στον υπάρχοντα επιταχυντή το 2012. Οι ερευνητές υποστηρίζουν πως ο  FCC θα αποτελέσει την αφορμή για να αναπτυχθούν νέα υλικά με ακόμη μεγαλύτερη αντοχή στην ακτινοβολία, τα οποία θα μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιούν και σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Η ομάδα εργασίας του FCC ελπίζει πως θα έχει ολοκληρώσει την πρότασή της τον επόμενο χρόνια, ωστόσο ακόμη κι αν άρχιζε αμέσως η κατασκευή του, θα χρειάζονταν τουλάχιστον 20 χρόνια πριν ο νέος επιταχυντής τεθεί για πρώτη φορά σε λειτουργία. Στην περίπτωση του LHC, μεσολάβησε μία 30ετία ανάμεσα στη σχεδίασή του και τις πρώτες συγκρούσεις δεσμών στο εσωτερικό του.

Με τη νέα πειραματική διάταξη, στόχος των επιστημόνων είναι να μελετήσουν τους νόμους του σύμπαντος σε ακόμη πιο οριακές συνθήκες. “Όταν μελετάμε φαινόμενα όπως η κίνηση των γαλαξιών, συνειδητοποιούμε πως κατανοούμε και μπορούμε να εξηγήσουμε μόλις το 5% του σύμπαντος”, λέει στην ιστοσελίδα του ευρωπαϊκού προγράμματος Horizon ο Μάικλ Μπένεντικτ, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας για τον FCC.

“Σε ερωτήματα όμως όπως το αποκαλούμενο πρόβλημα της σκοτεινής ύλης, η οποία συνδέεται με το γεγονός ότι οι γαλαξίες και οι αστέρες δεν κινούνται με τον τρόπο που θα περιμέναμε, η μόνη εξήγηση είναι πως στο σύμπαν υπάρχει ένα άγνωστης φύσης υλικό, το οποίο διαταράσσει τις κινήσεις τους”.

Πάντως, στην προσπάθεια εξιχνίασης άλυτων προβλημάτων της φυσικής, ο LHC δεν έχει ακόμη την τελευταία του λέξη. Κι αυτό γιατί όχι μόνο ο επιταχυντής αναμένεται να παραμείνει σε λειτουργία μέχρι το 2035 περίπου, αλλά και επειδή στα μέσα της επόμενης δεκαετίας έχει προγραμματισθεί μία σημαντική αναβάθμισή του, ώστε να πενταπλασιαστεί η “φωτεινότητά” του – δηλαδή ο αριθμός των συγκρούσεων σωματιδίων στη μονάδα του χρόνου.

Μάλιστα, η συγκεκριμένη αναβάθμιση θεωρείται τόσο σημαντική, που οι υπεύθυνοι του CERN αναφέρουν πως θα εγκαινιάσει τη φάση του “LHC Υψηλής Φωτεινότητας”. Πρακτικά, αυτό θα σημαίνει πως, στη δεκαετία 2025-2035, τα πειράματα στην εγκατάσταση θα εξασφαλίσουν περίπου 10πλάσιο όγκο δεδομένων, απ’ ό,τι σε όλη την προηγούμενη “ζωή” του επιταχυντή.

Επομένως, με τις ακόμη πιο ακριβείς μετρήσεις των στοιχειωδών σωματιδίων, θα αυξηθούν οι πιθανότητες να ανιχνευθούν σπάνια φαινόμενα που σήμερα δεν μπορεί να αναπαράγει ο LHC.

Πηγή

About the author

Δ.Μ.

Share