Ερευνητές στον μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο στην Ελβετία υπέβαλαν προτάσεις για έναν νέο, πολύ μεγαλύτερο, υπερεπιταχυντή. Στόχος του είναι να ανακαλύψει νέα σωματίδια που θα φέρουν επανάσταση στη φυσική και θα οδηγήσουν σε μια πληρέστερη κατανόηση του πώς λειτουργεί το Σύμπαν.
Εάν εγκριθεί, θα είναι τρεις φορές μεγαλύτερο από το LHC ο οποίος κατασκευάστηκε από το ευρωπαϊκό κέντρο πυρηνικών ερευνών (CERN) μεταξύ του 1998 και 2008 σε συνεργασία με περισσότερους από δέκα χιλιάδες φυσικούς και εκατοντάδες πανεπιστήμια και εργαστήρια σε περισσότερες από εκατό χώρες.
Ο υπάρχον επιταχυντής βρίσκεται σε μια σήραγγα περιφέρειας 27 χιλιομέτρων (προϋπάρχουσα υπόγεια σήραγγα του επιταχυντή LEP) και σε βάθος 175 μέτρων κάτω από τα σύνορα Γαλλίας-Ελβετίας κοντά στη Γενεύη.
Δεν λείπουν οι επικριτές που υποστηρίζουν ότι ίσως είναι σπατάλη η κατασκευή ενός νέου ισχυρότερου επιταχυντή, όταν τα χρήματα θα μπορούσαν να δαπανηθούν σε κάτι πιο άμεσα χρήσιμο, όπως η μάχη κατά της κλιματικής αλλαγής ή για νέες βιοϊατρικές ανακαλύψεις.
Το κόστος του εκτιμάται σε περίπου 14 δισεκατομμύρια ευρώ, ποσό καθόλου ευκαταφρόνητο, αν και θεωρείται ότι θα καταβληθεί σιγά-σιγά από πολλές χώρες σε διάστημα αρκετών ετών. Αυτά τα χρήματα - που είναι μόνο το αρχικό κόστος κατασκευής - θα προέλθουν από τα κράτη μέλη του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN), συμπεριλαμβανομένου του Ηνωμένου Βασιλείου, και ορισμένοι ειδικοί αμφισβήτησαν εάν έχει οικονομικό νόημα.
Το μεγαλύτερο επίτευγμα του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) ήταν η ανίχνευση ενός νέου σωματιδίου που ονομάζεται μποζόνιο Higgs το 2012, αναφέρει ο Guardian. Αλλά από τότε η φιλοδοξία του να εντοπίσει δύο ιερά δισκοπότηρα της φυσικής - τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια - έχουν αποδειχθεί άπιαστες και ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι υπάρχουν φθηνότερες επιλογές.
Ο προτεινόμενος επιταχυντής - με το προσωρινό όνομα Future Circular Collider (FCC)- θα έχει τριπλάσιο μήκος (100 χιλιομέτρων) σε σχέση με τον LHC και θα είναι σχεδόν δέκα φορές πιο ισχυρός, φθάνοντας σε ενέργεια ως 100 TeV, έτσι ώστε να είναι σε θέση να αναζητήσει νέα υποατομικά σωματίδια. Η ελπίδα των επιστημόνων είναι ότι χάρη στον FCC θα ανοίξει ο δρόμος για ανακαλύψεις μιας νέας φυσικής πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model).
Το θεωρητικό αυτό πλαίσιο εξηγεί τη συμπεριφορά της ύλης και των δυνάμεων, αλλά στο σύμπαν υπάρχουν περισσότερα πράγματα να εξηγηθούν, όπως η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια. Πολλοί φυσικοί θεωρούν ότι μένουν και άλλα βασικά σωματίδια για να ανακαλυφθούν, ενώ μεγάλο ζητούμενο είναι επίσης το «πάντρεμα» της βαρύτητας (γενικής σχετικότητας) με την κβαντομηχανική.
Χτίζοντας πάνω σε μια επαναστατική ανακάλυψη
Η ανίχνευση του μποζονίου Higgs από τον υπερεπιταχυντή πριν από περισσότερα από 10 χρόνια ήταν πρωτοποριακή. Η ύπαρξη ενός δομικού στοιχείου που δίνει σε όλα τα άλλα σωματίδια στο Σύμπαν τη μορφή τους είχε προβλεφθεί το 1964 από τον Βρετανό φυσικό, Peter Higgs, αλλά ανακαλύφθηκε στον LHC μόλις το 2012. Η επιβεβαίωση της ύπαρξης του σωματιδίου Higgs θα ερμηνεύσει πώς τα υπόλοιπα στοιχειώδη σωματίδια αποκτούν μάζα κατά το μοντέλο Higgs.
Η τυχόν επαλήθευση της ύπαρξης του μποζονίου Higgs θα αποτελέσει και ένα πολύ σημαντικό βήμα στην αναζήτηση μίας Μεγάλης Ενοποιημένης Θεωρίας που προσπαθεί να ενοποιήσει τρεις από τις τέσσερις Θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις: τον ηλεκτρομαγνητισμό, την ισχυρή αλληλεπίδραση, και την ασθενή αλληλεπίδραση.
Το μποζόνιο Higgs μπορεί επίσης να βοηθήσει να εξηγηθεί γιατί η απομείνουσα αλληλεπίδραση, η βαρύτητα, είναι τόσο ασθενής σε σύγκριση με τις άλλες τρεις. Ήταν το τελευταίο κομμάτι του παζλ της τρέχουσας θεωρίας της υποατομικής φυσικής, η οποία ονομάζεται Καθιερωμένο Πρότυπο.
Η πρόταση είναι το FCC να κατασκευαστεί σε δύο στάδια. Το πρώτο θα αρχίσει να λειτουργεί στα μέσα της δεκαετίας του 2040. Οι επιστήμονες ελπίζουν η αυξημένη ενέργεια ότι θα παράγει μεγάλο αριθμό σωματιδίων Higgs για να μελετήσουν λεπτομερώς οι επιστήμονες. Η δεύτερη φάση θα ξεκινήσει τη δεκαετία του 2070 και θα απαιτήσει πιο ισχυρούς μαγνήτες, τόσο προηγμένους που δεν έχουν ακόμη εφευρεθεί. Α
Γιατί χρειάζονται ακόμη μεγαλύτερο επιταχυντή αδρονίων
Ο LHC, ο οποίος κόστισε 4,38 δισεκατομμύρια Ευρώ για να κατασκευαστεί, και άρχισε να λειτουργεί το 2008, δεν έχει ακόμη καταφέρει να βρει σωματίδια που θα βοηθήσουν στην εξήγηση του 95% του σύμπαντος.
Οι επιστήμονες εξακολουθούν να ψάχνουν για δύο μεγάλα άγνωστα - μια δύναμη που ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια που δρα σαν το αντίθετο της βαρύτητας και απομακρύνει αντικείμενα στο Σύμπαν, όπως οι γαλαξίες. Η άλλη είναι η σκοτεινή ύλη, η οποία δεν μπορεί να ανιχνευθεί, αλλά η παρουσία της γίνεται αισθητή μέσω της βαρύτητας.
Το FCC είναι απαραίτητο επειδή η ανακάλυψη αυτών των σκοτεινών σωματιδίων θα οδηγήσει σε μια νέα, πιο ολοκληρωμένη θεωρία για το πώς λειτουργεί το Σύμπαν. Περισσότερα από 20 χρόνια πριν, πολλοί ερευνητές στο Cern προέβλεψαν ότι ο LHC θα έβρισκε αυτά τα μυστηριώδη σωματίδια. Δεν το έκανε.
Οι επικριτές, όπως η Δρ Sabine Hossenfelder του Κέντρου Μαθηματικής Φιλοσοφίας του Μονάχου, λένε ότι δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι ο νέος επιταχυντής θα πετύχει. «Η σωματιδιακή φυσική είναι ένας ερευνητικός τομέας που είναι μεγάλος και καλά χρηματοδοτούμενος για ιστορικούς λόγους, έχοντας αναπτυχθεί από την πυρηνική φυσική και πρέπει να συρρικνωθεί πίσω σε ένα λογικό μέγεθος, ίσως το ένα δέκατο του σημερινού μεγέθους του», είπε.
Ένας πρώην επικεφαλής επιστημονικός σύμβουλος της κυβέρνησης του Ηνωμένου Βασιλείου, ο καθηγητής Sir David King, δήλωσε στο BBC ότι πιστεύει ότι η δαπάνη 124δισεκατομμυρίων Ευρώ για το έργο θα ήταν «απερίσκεπτη». Ο καθηγητής Aidan Robson του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης, δήλωσε στο BBC News ότι ένας επιταχυντής κατασκευασμένος σε ευθεία γραμμή θα ήταν φθηνότερος.
«Υπάρχουν τρία βασικά πλεονεκτήματα. Πρώτα απ ’όλα, μια γραμμική μηχανή θα μπορούσε να γίνει βήμα προς βήμα. Δεύτερον, το προφίλ κόστους θα ήταν μάλλον διαφορετικό - έτσι το αρχικό στάδιο θα κόστιζε λιγότερο, και τρίτον, η σήραγγα είναι μικρότερη και θα μπορούσατε να το κάνετε πιο γρήγορα», είπε.
Αλλά ο FCC είναι η προτιμώμενη επιλογή του Cern. Είναι το αποτέλεσμα μιας ευρείας διαβούλευσης μεταξύ των φυσικών στην Ευρώπη και παγκοσμίως και βρίσκεται στη διαδικασία μέτρησης της αντίδρασης στην πρότασή της από τα κράτη μέλη της, τα οποία θα πρέπει να πληρώσουν για το νέο πρότζεκτ.
(με πληροφορίες από Guardian, BBC)