CERN kavandab tohutut osakestekiirendit: osakeste füüsika tulevik on fookuses!

CERN kavandab tohutut osakestekiirendit: osakeste füüsika tulevik on fookuses!

CERN, Euroopa osakeste füüsika alusuuringute labor, on uue megaosakeste kiirendi kavandamise suhtes optimistlik. Peadirektor Fabiola Gianotti rõhutab teadusesse investeerimise üliolulist tähtsust, eriti geopoliitiliste konfliktide ajal. Praeguseid väljakutseid silmas pidades näeb ta vajadust jätkata teaduse progressi edendamist ka tulevikus, et saada teemasse uusi teadmisi. Hiljutine CERNi aruanne sisaldab enam kui 1200-leheküljelist teostatavusuuringut, mis esitab kavandatava Future Circular Collider (FCC) kindla stsenaariumi. Eeldatakse, et sõltumatud paneelid vaatavad selle aruande läbi ka enne lõpliku otsuse tegemist rajatise ehitamise kohta 2028. aastal. FCC, mis asendab 2040. aastatel suure hadronipõrguti (LHC), on enam kui kolm korda suurem ja paigaldatakse tunnelisse, mis kulgeb Genfi ja Prantsusmaa vahel keskmiselt 200 meetri sügavusel.

FCC on kavandatud prootoni-prootoni kokkupõrkekiirendina, mis saavutab LHC-ga võrreldes enneolematult seitse korda suurema kokkupõrkeenergia. Esimene paisutusetapp sisaldab ka elektron-positroni kokkupõrkekiirendit, mis võiks toimida "Higgsi tehasena", kus Higgsi bosonit täpsemalt uurida. Vaatamata nendele paljutõotavatele lähenemisviisidele on kriitilisi hääli, mis juhivad tähelepanu kavandatava kiirendi suurele energiatarbimisele. Aruannete kohaselt võib see tarbimine olla võrdne 700 000 elanikuga linna tarbimisega ja seega suurem kui kogu 500 000 elanikuga Genfi kantoni energiavajadus.

Riskid ja väljakutsed

90 kilomeetri pikkuse tunneli kaevamisel tekiks ka märkimisväärne kogus kivimit, mida oleks vaja ladustada. Need väljakutsed on vastuolus põhiküsimustega, millele osakeste füüsika püüab vastata, näiteks aine ja energia jaotus universumis. Higgsi bosoni avastamine 2012. aastal LHC poolt kujutas endast olulist edasiminekut ja viis lõpule osakeste füüsika standardmudeli. Siiski on endiselt seletamatuid nähtusi, sealhulgas tumeaine ja tumeenergia, mis seavad standardmudelile väljakutseid.

LHC, maailma suurim osakestekiirend, on 27 km pikk ja maksab umbes 3 miljardit eurot. Hoolimata õnnestumistest on ta otsinud uusi osakesi alates 2010. aastast, kuid seni edutult. Ekspertide vastuolulised reaktsioonid peegeldavad osakeste füüsika tuleviku ebakindlust. Mõned teadlased nõuavad kannatlikkust, samas kui teised tahavad ehitada uusi suuremaid kiirendeid, nagu FCC. Personifikatsioonidel, nagu Ingrid-Maria Gregor ja Sabine Hossenfelder, kaks silmapaistvat häält osakeste füüsika arutelus, on uurimissuuna suhtes erinevad.

Osakestefüüsika vaatenurk

Hossenfelder on lõpetanud oma uurimistöö osakeste füüsika alal ja kritiseerib mõningaid väljakujunenud põhimõtteid, eriti loomulikkuse kontseptsiooni. Nende jaoks on osakeste füüsika tulevik ebakindel, eriti arvestades LHC ootel tulemusi. Teisest küljest jääb Gregor optimistlikuks ja näeb LHC-s potentsiaali tulevaste avastuste jaoks. Huvi äratavad ka teised projektid, nagu International Linear Collider (ILC), mida arutatakse samuti kui täpset lähenemist teadaolevate osakeste uurimisele ja mille maksumus on hinnanguliselt 5 miljardit eurot, kuigi nende rahastamine on ebakindel.

Osakestefüüsika areng alates 1960. aastatest näitab, et teadlased, nagu CERNi direktor Joachim Mnich, töötavad selle nimel, et mõista mateeria põhilisi ehitusplokke, hoolimata sellest, et teega kaasnevad takistused ja ebakindlus. Tulevased projektid, sealhulgas FCC, peegeldavad teadlaste jätkuvat püüdlust laiendada universumit puudutavate teadmiste piire ja leida vastuseid elu põhiküsimustele.

Arutelu osakeste füüsika üle jääb põnevaks ja on kindlasti ka tulevikus teaduslikus arutelus kesksel kohal. Uute avastuste väljavaade säilib, kuid kannatlikkus ja lähenemisviiside kriitiline kaalumine on hädavajalikud.

Väike ajaleht Deutschlandfunk