Hoće li europska i svjetska znanost dobiti novi kružni sudarač čestica? To je pitanje na koje tek treba dati odgovor.
Naime, nakon pet godina intenzivnog rada, kako su izvijestili iz CERN-a, dovršena je studija za procjenu izvedivosti mogućeg budućeg kružnog sudarača (FCC). U studiji je sudjelovalo više od tisuću fizičara i inženjera diljem svijeta, a razvijeno je više od 100 različitih scenarija. Izvješće predstavlja pregled različitih aspekata povezanih s potencijalnom implementacijom takvog projekta.
Podsjetimo, FCC je predloženi sudarač čestica s opsegom od oko 91 km koji bi možda mogao naslijediti CERN-ov trenutni vodeći instrument – 27-km veliki hadronski sudarač (LHC). No, ako do izgradnje FCC-a dođe, on bi LHC naslijedio tek u 2040-ima.
LHC, koji djeluje posljednjih 15 godina, pokazao se ključnim za otkriće Higgsovog bozona 2012., najjednostavnije, ali najzbunjujuće čestice dosad otkrivene. Povezan je s mehanizmom koji je omogućio elementarnim česticama poput elektrona da dobiju masu djelić nanosekunde nakon Velikog praska, omogućujući atomima, a time i strukturama, da se formiraju. Također bi moglo biti povezano sa sudbinom svemira i potencijalno bi moglo rasvijetliti mnoge neriješene misterije moderne fizike, podsjećaju iz CERN-a.
Upravo činjenica da je LHC ostavio tako dubok trag na fundamentalnu fiziku, potaknulo je znanstvenike da razmisle o gradnji još većeg i jačeg kružnog sudarača čestica.
Kao što je opisano u Izvješću o studiji izvedivosti, FCC-ev istraživački program ocrtava dvije moguće faze: elektron-pozitronski sudarač koji služi kao Higgsova, elektroslaba i top-kvark tvornica koja radi na različitim energijama središta mase, nakon čega u kasnijoj fazi slijedi proton-protonski sudarač koji radi na neviđenoj energiji sudara od oko 100 TeV. Komplementarni programi fizike u svakoj fazi odgovaraju najvišim prioritetima postavljenim u ažuriranoj europskoj strategiji za fiziku čestica za 2020. godinu.
U Izvješću se pokrivaju različiti ciljevi, geologija, građevinarstvo, tehnička infrastruktura, teritorijalne i ekološke dimenzije, potrebe istraživanja i razvoja za akceleratore i detektore, socioekonomske koristi i troškovi.
Procijenjena cijena izgradnje FCC elektron-pozitronskog stupnja, uključujući tunel i svu infrastrukturu, iznosi impresivnih 15 milijardi švicarskih franaka. Radi se o iznosu koji bi bio raspoređen u razdoblju od 12 godina, počevši od ranih 2030-ih, a uključuje niskogradnju, tehničku infrastrukturu, akceleratore elektrona i pozitrona te četiri detektora za rad. Kao što je bio slučaj s izgradnjom LHC-a, većina sredstava dolazila bi iz tekućeg godišnjeg proračuna CERN-a.
Izvješće detaljno opisuje koncepte i puteve za održavanje niskog utjecaja FCC-a na okoliš uz istovremeno jačanje novih tehnologija za dobrobit društva i razvoj teritorijalnih sinergija kao što je ponovna uporaba energije.
Glavna komponenta FCC Studije izvodljivosti, naglašavaju iz CERN-a, bio je raspored i smještaj prstena samog sudarača i povezane infrastrukture, koji su marljivo proučavani kako bi se maksimizirala znanstvena korist, uzimajući u obzir teritorijalnu kompatibilnost, ekološka i građevinska ograničenja i troškove. Razvijeno je i analizirano ne manje od 100 scenarija prije nego što se odlučilo za poželjnu opciju: opseg prstena od 90,7 km na prosječnoj dubini od 200 m, s osam površinskih mjesta i četiri eksperimenta.
Sudarači čestica igraju jedinstvenu ulogu u istraživanju fizike. Oni također omogućuju razvoj tehnologija bez presedana u mnogim područjima od značaja za društvo, u rasponu od supravodljivih materijala za medicinske primjene, istraživanje fuzijske energije i prijenos električne energije do naprednih akceleratora i detektora za medicinske i mnoge druge primjene, naglašavaju iz CERN-a.
Izvješće, koje ne podrazumijeva nikakve obveze članica CERN-a i pridruženih država članica za izgradnju FCC-a, pregledat će razna neovisna stručna tijela prije nego što ga pregleda Vijeće CERN-a na posebnom sastanku u studenom 2025. Vijeće može donijeti odluku hoće li ili ne nastaviti s FCC projektom oko 2028.
