Το CERN σχεδιάζει έναν μέγα επιταχυντή σωματιδίων: το μέλλον της σωματιδιακής φυσικής στο επίκεντρο!

Το CERN σχεδιάζει έναν μέγα επιταχυντή σωματιδίων: το μέλλον της σωματιδιακής φυσικής στο επίκεντρο!

Το CERN, το ευρωπαϊκό εργαστήριο βασικής έρευνας στη σωματιδιακή φυσική, είναι αισιόδοξο για τον σχεδιασμό ενός νέου μέγα επιταχυντή σωματιδίων. Η γενική διευθύντρια Fabiola Gianotti τονίζει την κρίσιμη σημασία της επένδυσης στην επιστήμη, ειδικά σε περιόδους γεωπολιτικών συγκρούσεων. Λαμβάνοντας υπόψη τις τρέχουσες προκλήσεις, βλέπει την ανάγκη να συνεχιστεί η πρόοδος της επιστημονικής προόδου στο μέλλον, προκειμένου να αποκτήσει νέες γνώσεις για το θέμα. Μια πρόσφατη έκθεση από το CERN περιέχει μια μελέτη σκοπιμότητας με περισσότερες από 1.200 σελίδες που παρουσιάζει ένα σταθερό σενάριο για τον προτεινόμενο Μελλοντικό Κυκλικό Επιταχυντή (FCC). Ανεξάρτητα πάνελ αναμένεται επίσης να επανεξετάσουν αυτήν την έκθεση πριν λάβουν τελική απόφαση για την κατασκευή της εγκατάστασης το 2028. Το FCC, το οποίο θα αντικαταστήσει τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στη δεκαετία του 2040, θα είναι περισσότερο από τρεις φορές μεγαλύτερο και θα εγκατασταθεί σε μια σήραγγα που θα εκτείνεται μεταξύ Γενεύης και Γαλλίας σε μέσο βάθος 20 μέτρων.

Το FCC σχεδιάζεται ως επιταχυντής σύγκρουσης πρωτονίου-πρωτονίου που θα επιτύχει μια πρωτοφανή επτά φορές υψηλότερη ενέργεια σύγκρουσης σε σύγκριση με τον LHC. Το πρώτο στάδιο διαστολής περιλαμβάνει επίσης έναν επιταχυντή σύγκρουσης ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων, ο οποίος θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως «εργοστάσιο Higgs» για τη μελέτη του μποζονίου Higgs με περισσότερες λεπτομέρειες. Παρά αυτές τις πολλά υποσχόμενες προσεγγίσεις, υπάρχουν επικριτικές φωνές που επισημαίνουν την υψηλή κατανάλωση ενέργειας του σχεδιαζόμενου επιταχυντή. Σύμφωνα με δημοσιεύματα, αυτή η κατανάλωση θα μπορούσε να είναι αντίστοιχη με αυτή μιας πόλης 700.000 κατοίκων και συνεπώς υψηλότερη από το σύνολο των ενεργειακών αναγκών του καντονιού της Γενεύης με τους 500.000 κατοίκους.

Κίνδυνοι και προκλήσεις

Η εκσκαφή της σήραγγας μήκους 90 χιλιομέτρων θα δημιουργήσει επίσης σημαντική ποσότητα βράχου που θα πρέπει να αποθηκευτεί. Αυτές οι προκλήσεις έρχονται σε αντίθεση με τα θεμελιώδη ερωτήματα στα οποία στοχεύει να απαντήσει η σωματιδιακή φυσική, όπως η κατανομή της ύλης και της ενέργειας στο σύμπαν. Η ανακάλυψη του μποζονίου Higgs το 2012 από τον LHC αντιπροσώπευε μια σημαντική πρόοδο και ολοκλήρωσε το Καθιερωμένο μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν ανεξήγητα φαινόμενα, συμπεριλαμβανομένης της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας, που θέτουν προκλήσεις για το Καθιερωμένο Μοντέλο.

Ο LHC, ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο, έχει μήκος 27 χιλιόμετρα και κόστισε περίπου 3 δισεκατομμύρια ευρώ. Παρά τις επιτυχίες του, αναζητά νέα σωματίδια από το 2010, αλλά μέχρι στιγμής δεν έχει πετύχει. Οι αντιφατικές αντιδράσεις μεταξύ των ειδικών αντικατοπτρίζουν τις αβεβαιότητες για το μέλλον της σωματιδιακής φυσικής. Μερικοί επιστήμονες ζητούν υπομονή, ενώ άλλοι θέλουν να κατασκευάσουν νέους, μεγαλύτερους επιταχυντές όπως ο FCC. Προσωποποιήσεις όπως η Ingrid-Maria Gregor και η Sabine Hossenfelder, δύο εξέχουσες φωνές στη συζήτηση της σωματιδιακής φυσικής, έχουν διαφορετικές απόψεις για την κατεύθυνση της έρευνας.

Η προοπτική της σωματιδιακής φυσικής

Η Hossenfelder σταμάτησε την έρευνά της στη σωματιδιακή φυσική και επικρίνει ορισμένες από τις καθιερωμένες αρχές, ιδιαίτερα την έννοια της φυσικότητας. Για αυτούς, το μέλλον της σωματιδιακής φυσικής είναι αβέβαιο, ειδικά εν όψει των εκκρεμών αποτελεσμάτων από τον LHC. Από την άλλη πλευρά, ο Γκρέγκορ παραμένει αισιόδοξος και βλέπει δυνατότητες για μελλοντικές ανακαλύψεις στο LHC. Άλλα έργα όπως το International Linear Collider (ILC), το οποίο επίσης συζητείται ως ακριβής προσέγγιση στη μελέτη γνωστών σωματιδίων με εκτιμώμενο κόστος 5 δισ. ευρώ, προσελκύουν επίσης ενδιαφέρον, αν και η χρηματοδότησή τους είναι αβέβαιη.

Η ανάπτυξη της σωματιδιακής φυσικής από τη δεκαετία του 1960 δείχνει ότι επιστήμονες όπως ο Joachim Mnich, διευθυντής στο CERN, εργάζονται για την κατανόηση των θεμελιωδών δομικών στοιχείων της ύλης, παρά τα εμπόδια και τις αβεβαιότητες που συνεπάγεται η διαδρομή. Τα μελλοντικά έργα, συμπεριλαμβανομένου του FCC, αντικατοπτρίζουν τη συνεχή προσπάθεια των επιστημόνων να διευρύνουν τα όρια της γνώσης για το σύμπαν και να βρουν απαντήσεις στα θεμελιώδη ερωτήματα της ζωής.

Η συζήτηση για τη σωματιδιακή φυσική παραμένει συναρπαστική και σίγουρα θα συνεχίσει να κατέχει κεντρική θέση στην επιστημονική συζήτηση στο μέλλον. Η προοπτική νέων ανακαλύψεων παραμένει, αλλά η υπομονή και η κριτική εξέταση των προσεγγίσεων είναι ουσιαστικής σημασίας.

Μικρή εφημερίδα Deutschlandfunk