FCC - коллайдер будущего стоимостью $17 миллиардов

Ученые, работающие с крупнейшим в мире ускорителем элементарных частиц, выдвинули предложение по созданию нового, еще более крупного сооружения для сталкивания частиц.

Кольцевой коллайдер будущего (FCC) стоимостью 17 миллиардов долларов будет иметь длину 91 километр, что затмит его предшественника Большой адронный коллайдер (БАК) длиною 27 километров, расположенный в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) недалеко от Женевы.

Физики хотят использовать увеличенные размеры и мощность FCC для исследования границ Стандартной модели физики элементарных частиц, лучшей на сегодняшний день теории, описывающей поведение мельчайших компонентов Вселенной. Разбивая частицы при еще более высоких энергиях (100 тераэлектронвольт по сравнению с 14 тераэлектронвольтами на БАК), исследователи надеются обнаружить неизвестные частицы и силы; выяснить, почему материя перевешивает антивещество; и исследовать природу темной материи и темной энергии, двух невидимых сущностей, которые, как считается, составляют 95 процентов Вселенной.

"FCC будет не только прекрасным инструментом для улучшения нашего понимания фундаментальных законов физики и природы, - заявила Фабиола Джанотти, генеральный директор ЦЕРН, на пресс-конференции. - Это также станет движущей силой инноваций, потому что нам понадобятся новые передовые технологии, от криогеники до сверхпроводящих магнитов, вакуумных технологий, детекторов, контрольно-измерительных приборов - технологий с потенциально огромным влиянием на наше общество и огромными социально-экономическими выгодами".

Программы по уничтожению атомов, такие как БАК, сталкивают протоны друг с другом со скоростью, близкой к световой, в поисках редких продуктов распада, которые могли бы быть ключом к появлению новых частиц или взаимодействий.

Это помогает физикам лучше понять самые фундаментальные строительные блоки Вселенной и то, как они взаимодействуют, описываемые Стандартной моделью физики.

Хотя Стандартная модель позволила ученым объяснить многие процессы, они постоянно ищут новую физику, которая могла бы ее отменить.

Это потому, что Стандартная модель, несмотря на то, что она пока является нашей самой всеобъемлющей теорией, содержит огромные пробелы, что делает ее совершенно неспособной объяснить, откуда берется сила притяжения, из чего состоит темная материя или почему во вселенной намного больше материи, чем антивещества.

Чтобы открыть эти новые рубежи, физики из ЦЕРН будут использовать семикратное увеличение энергии пучка FCC для ускорения частиц до еще более высоких скоростей.

Но детектор, несмотря на многообещающий шаг вперед, далек от создания. Предложения, выдвинутые ЦЕРН, являются частью промежуточного отчета по технико-экономическому обоснованию, которое должно быть завершено в следующем году. После завершения строительства и, если планы по созданию детектора будут реализованы, ЦЕРН, которым управляют 18 государств—членов Европейского Союза, а также Швейцария, Норвегия, Сербия, Израиль и Великобритания, вероятно, будет искать дополнительное финансирование для проекта у государств, не являющихся членами.

"FCC будет дороже, чем БАК и LIGO [Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория] вместе взятые, и у него меньший потенциал для открытий, - заключает Сабина Хоссенфельдер, физик-теоретик Мюнхенского центра математической философии. - При нынешнем уровне знаний и технологий это не даст хорошей отдачи от инвестиций. В настоящее время есть пути получше, чем физика высоких энергий".

Государства-члены встретятся в 2028 году, чтобы решить, давать ли зеленый свет проекту. Если решение будет одобрено, первая фаза машины будет запущена в 2045 году. И только в 2070-х годах FCC начнет работать на полную мощность.