Wielki Zderzacz Hadronów, znajdujący się w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych CERN pod Genewą, to nie tylko największy na świecie akcelerator cząstek (hadronów - w pewnym uproszczeniu zestawów kwarków). To również największa maszyna świata. Jego najważniejsze elementy są umieszczone w tunelu w kształcie torusa o długości około 27 km, położonym na głębokości od 50 do 175 m pod ziemią.
Na budowę LHC wydano 5,7 miliarda franków szwajcarskich, czyli niecałe 22 miliardy złotych po dzisiejszym kursie. Ale warto było - odkrycia, które w nim dokonano popchnęły współczesną naukę na zupełnie inny poziom. Dość powiedzieć, że jednym z największych odkryć dokonanych w CERN było potwierdzenie istnienia tzw. bozonu Higgsa. 10 grudnia 2013 r. dwóch fizyków, Peter Higgs i Francois Englert, otrzymało Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za swoje teoretyczne przewidywania dotyczące istnienia właśnie tej cząstki elementarnej. Bez LHC tego Nobla by nie było i wielu innych odkryć i prac fizyków cząstek elementarnych.
Modernizacja to za mało
Teraz Wielki Zderzacz Hadronów nie działa. Został wyłączony z początkiem grudnia na ponad dwa lata. Maszyna ma być znacząco rozbudowana, dzięki czemu naukowcy będą w stanie zderzać jeszcze większe ilości cząstek przy jeszcze wyższych energiach.
Dzisiaj maszyna może wytwarzać 1,2 miliona bozonów Higgsa, po modernizacji ta liczba zwiększy się aż do 15 milionów. W długim tunelu akceleratora pojawi się 130 nowych potężniejszych magnesów. Zainstalowany zostanie również nowy system zasilania oraz chłodzenia. Zmieni się też nazwa akceleratora - z Large Hadron Collider na High-Luminosity Large Hadron Collider.
Jednak być może te modyfikacje nie spełnią oczekiwań wielu fizyków. Zdecydowano się na nie głównie z tego powodu, że od czasu odkrycia wspomnianego bozonu Higgsa w 2012 roku LHC nie odkrył żadnej nowej cząstki. Być może dlatego, że energie, przy których dochodzi do zderzeń cząsteczek w LHC, są za małe i może się okazać, że realizowane modyfikacje niewiele zmienią. Wydaje się, że niezbędne jest zbudowanie nowego, dużo potężniejszego akceleratora.
Tunel będzie miał 100 km
We wstępnym raporcie projektowym CERN, w którym przedstawiono plany nowego akceleratora czytamy, że miałby być niemal cztery razy dłuższy niż Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) i sześciokrotnie bardziej potężny.
Rozpatrywanych jest kilka wariantów nowego urządzenia - zależności od tego, który zostanie wybrany budowa maszyny ma kosztować od 9 do 21 mld euro.
W najtańszej z nich zakłada się np., że akcelerator powstanie w pobliżu LCH. Jego tunele będą miały 100 km długości - ich wydrążenie pochłonie razem z budową niezbędnej infrastruktury naziemnej około 5 mld euro. Kolejne 4 mld euro będzie kosztował sam akcelerator - inny niż LHC. Ma zderzać lżejsze cząstki, jak elektrony z pozytonami, a nie protony jak w LHC. To pozwoli na prowadzenie bardziej szczegółowych badań.
W innym scenariuszu budowy FCC zakłada się z kolei wybudowanie w 100-kilometrowym tunelu zderzacza hadronów (kolizje proton–proton) pracującego z energią dochodzącą do 100 TeV, czyli wielokrotnie wyższą niż 16 TeV uzyskiwane teraz w LHC.
Raport CERN z pomysłem budowy nowego akceleratora będzie teraz analizowany przez uczonych przez co najmniej dwa lata. Nie jest przesądzone, czy w ogóle zyska on akceptację. Są głosy, że zamiast kolejnego akceleratora, warto pomyśleć o innych ważnych i bardzo kosztownych projektach badawczych, jak choćby budowa na niewidocznej stronie Księżyca dużego radioteleskopu.
Tekst pochodzi z bloga „PortalTechnologiczny.pl”.
