Większy, lepszy, szybszy: przygotowania do starszej siostry LHC

Wielki Zderzacz Hadronów, najpotężniejszy akcelerator cząstek na świecie, działa od trzech lat, od momentu jego powstania w 1983 roku. Już teraz międzynarodowi fizycy planują wprowadzić w nadchodzących latach duży element do rodziny LHC: starszą siostrę LHC.

Proponowany nowy zderzacz – czy będzie zderzać elektrony czy protony jest przedmiotem dyskusji – został nazwany Bardzo Dużym Zderzaczem Hadronów, zgodnie z ExtremeTech. Pozwoli naukowcom badać znacznie większe poziomy energii – nawet ośmiokrotnie wyższe, dzięki silniejszym magnesom i większym przyspieszeniom.

LHC jest ważnym krokiem naprzód w fizyce cząstek elementarnych dzięki odkryciu bozonu Higgsa, czasami nazywanego „Boską cząstką” ze względu na potwierdzenie Modelu Standardowego. Jednak większy zderzacz pozwoliłby naukowcom „zobaczyć całe zwierzę”, a nie tylko „ogon dinozaura”, jak twierdzi Guido Tonelli, rzecznik detektora CMS. W efekcie przewidywany zderzacz umożliwiłby naukowcom obserwowanie mniejszych cząstek z większą precyzją: mimo że LHC ma jeszcze dobre dwadzieścia lat, zarówno jemu, jak i jego poprzednikowi, LEP, brakuje poziomów energii wymaganych do uzyskania wystarczająco dokładnych wyników.

 Kropkowane kółko przedstawia proponowany obszar pod nowym planem.
Zdjęcie dzięki uprzejmości CERN.

Obecnie LHC jest wyłączony z powodu modernizacji. Energia wiązki wzrosła do 6.5 teraelektronowolta (co stanowi 6.5 biliona razy więcej niż energia uzyskana lub utracona, gdy pojedynczy elektron porusza się „poprzez różnicę potencjałów elektronu wynoszącą jeden wolt” – nie dość energii, aby wytworzyć jeden wat mocy na jedną sekundę). To może dać nam „pierwszy wgląd w to, czym jest ciemna materia” – mówi dr Rolf Heuer, dyrektor generalny Cern. Ciemna materia.

Ciemna materia stanowi około 25 procent znanego wszechświata i jest tematem, który od lat intryguje fizyków. Utworzono powiązania między ciemną materią a niektórymi drobnymi cząstkami, które zachowują się podobnie i które są badane przez fizyków cząstek elementarnych. Mimo to nauka idzie naprzód.

Nowy zderzacz wymagałby usunięcia i ostrożnego usunięcia do dziesięciu milionów metrów sześciennych skał, a koszty mogą być astronomiczne. Dr Rolf Heuer ma nadzieję, że partnerstwo między kilkoma krajami obniży koszty. Chiny i Japonia wyraziły zainteresowanie hostingiem zderzacza, ale „europejscy obrońcy twierdzą, że ustalona infrastruktura Cern przyniosłaby znaczne oszczędności”.