CERN planuje megaakcelerator cząstek: przyszłość fizyki cząstek w centrum uwagi!

CERN planuje megaakcelerator cząstek: przyszłość fizyki cząstek w centrum uwagi!

CERN, europejskie laboratorium badań podstawowych w fizyce cząstek elementarnych, optymistycznie podchodzi do planowania nowego megaakceleratora cząstek. Dyrektor Generalna Fabiola Gianotti podkreśla kluczowe znaczenie inwestowania w naukę, szczególnie w czasach konfliktu geopolitycznego. W obliczu obecnych wyzwań widzi potrzebę dalszego wspierania postępu naukowego w przyszłości, aby uzyskać nowe spojrzenie na temat. Niedawny raport CERN zawiera studium wykonalności liczące ponad 1200 stron, które przedstawia solidny scenariusz dla proponowanego Zderzacza Kołowego Przyszłości (FCC). Oczekuje się, że niezależne panele dokonają również przeglądu tego raportu przed podjęciem ostatecznej decyzji o budowie obiektu w 2028 r. FCC, która w latach 40. XXI wieku zastąpi Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), będzie ponad trzykrotnie większa i zostanie zainstalowana w tunelu, który będzie przebiegał pomiędzy Genewą a Francją, na średniej głębokości 200 metrów.

FCC jest projektowany jako akcelerator zderzeń protonów z protonami, który osiągnie niespotykaną dotąd siedmiokrotnie wyższą energię zderzenia w porównaniu z LHC. Pierwszy etap ekspansji obejmuje także akcelerator zderzeń elektron-pozyton, który mógłby służyć jako „fabryka Higgsa” do bardziej szczegółowych badań bozonu Higgsa. Pomimo tych obiecujących podejść pojawiają się głosy krytyczne, które wskazują na duże energochłonność planowanego akceleratora. Według doniesień zużycie to mogłoby odpowiadać zużyciu w 700-tysięcznym mieście, a zatem przewyższać całkowite zapotrzebowanie na energię kantonu Genewy liczącego 500 000 mieszkańców.

Zagrożenia i wyzwania

Wykopanie 90-kilometrowego tunelu spowodowałoby również wygenerowanie znacznej ilości skał, które trzeba byłoby składować. Wyzwania te kontrastują z podstawowymi pytaniami, na które stara się odpowiedzieć fizyka cząstek elementarnych, takimi jak rozkład materii i energii we wszechświecie. Odkrycie bozonu Higgsa w 2012 roku przez LHC stanowiło znaczący postęp i zakończyło Model Standardowy fizyki cząstek elementarnych. Jednakże pozostają niewyjaśnione zjawiska, w tym ciemna materia i ciemna energia, które stanowią wyzwanie dla Modelu Standardowego.

LHC, największy akcelerator cząstek na świecie, ma 27 km długości i kosztuje około 3 miliardów euro. Pomimo sukcesów, od 2010 roku poszukuje nowych cząstek, lecz jak dotąd bezskutecznie. Sprzeczne reakcje wśród ekspertów odzwierciedlają niepewność co do przyszłości fizyki cząstek elementarnych. Niektórzy naukowcy apelują o cierpliwość, inni zaś chcą budować nowe, większe akceleratory, takie jak FCC. Personifikacje takie jak Ingrid-Maria Gregor i Sabine Hossenfelder, dwa wybitne głosy w dyskusji na temat fizyki cząstek elementarnych, mają odmienne poglądy na temat kierunku badań.

Perspektywa fizyki cząstek elementarnych

Hossenfelder przerwała badania w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych i krytykuje niektóre z ustalonych zasad, zwłaszcza koncepcję naturalności. Dla nich przyszłość fizyki cząstek elementarnych jest niepewna, szczególnie w świetle oczekujących wyników z LHC. Z drugiej strony Gregor pozostaje optymistą i widzi potencjał przyszłych odkryć w LHC. Zainteresowanie budzą także inne projekty, takie jak Międzynarodowy Zderzacz Liniowy (ILC), który również jest przedmiotem dyskusji jako precyzyjne podejście do badania znanych cząstek, a jego koszt szacuje się na 5 miliardów euro.

Rozwój fizyki cząstek elementarnych od lat sześćdziesiątych XX wieku pokazuje, że naukowcy tacy jak Joachim Mnich, dyrektor CERN, pracują nad zrozumieniem podstawowych elementów budulcowych materii, pomimo przeszkód i niepewności, jakie niesie ze sobą ta ścieżka. Przyszłe projekty, w tym FCC, odzwierciedlają ciągłe dążenie naukowców do poszerzania granic wiedzy o wszechświecie i znajdowania odpowiedzi na podstawowe pytania życiowe.

Dyskusja na temat fizyki cząstek elementarnych pozostaje ekscytująca i z pewnością w przyszłości będzie nadal zajmować centralne miejsce w debacie naukowej. Perspektywa nowych odkryć pozostaje, ale niezbędna jest cierpliwość i krytyczne rozważenie podejść.

Mała gazeta Deutschlandfunk