Prihodnji trkalniki

    Pred tednom dni smo imeli v CERN-u prvo konferenco o fiziki na prihodnjih trkalnikih. Vse od odkritja Higgsovega bozona pred štirimi leti se namreč postavlja vprašanje kaj naj nasledi veliki hadronski trkalnik (LHC) v CERN-u. Idej je kar nekaj. Nekoliko starejša je ideja o linearnem trkalniku, s katerim bi trkali elektrone in pozitrone z vse do 3TeV (to je skoraj 10 krat več kot na LEP, predhodniku LHC, in ustreza 3000 kratni energiji mirovne mase protona).

    Minuli teden je bilo govora predvsem o bodočih krožnih trkalnikih (FCC=Future Circular Collider). Tu bi lahko trkali elektrone in pozitrone, na FCC-ee, protone in protone na FCC-hh, oziroma elektrone in protone na FCC-ep. Vsi ti bi, časovno drug za drugim, koristili isti krožni tunel, ki bi bil dolg skroaj 100km. Tunel bi potekal deloma pod Ženevskim jezerom in šel okoli gorskega masiva Saleve blizu Ženeve. Upoštevajoč geološko strukturo tal je idealni obseg tunela pravzaprav 97.75km. Za primerjavo: LHC je dolg 27km, pred kratkim dograjeni Gotthard bazni tunel pa 57.09km. Pospeševalni kompleks bi tudi koristil obstoječo infrastrukturo CERN-a, skupaj z LHC, za prve dele pospeševanja. O gradnji podobnega pospeševalnega kompleksa razmišljajo tudi na Kitajskem, medtem ko so na Japonskem zainteresirani predvsem za gradnjo linearnega pospeševalnika.

    In kaj bi z novim trkalnikom lahko raziskovali? Z njim bi lahko natančno merili lastnosti Higgsovega bozona. Posebej zanimive bi bile meritve na FCC-hh, ki bi trkal protone pri energiji 100TeV, torej z osemkrat večjo energijo kot LHC. Z FCC-hh bi tako lahko izmerili “potencialno energijo vesolja” prek meritev sklopitve Higgsovega bozona s samim seboj. Le to bi razjasnilo kaj se je dogodilo v prvih trenutkih po nastanku vesolja, med elektrošibkim fazni prehodom. Predvsem bi bilo zanimivo ali je bil fazni prehod take vrste, ki omogoča prevlado snovi nad antisnovjo. Ker se snov in antisnov ob stiku izničita, je zelo zanimivo, da v vesolju opazimo pretežno le snov in skoraj nič antisnovi. Zakaj je temu tako bi lahko pojasnili ravno na FCC. Z drugimi besedami, odgovorili bi lahko na vprašanje, kako to, da sploh lahko obstajamo.

    Drug zelo zanimiv del FCC programa se ukvarja s temno snovjo. Z FCC bi tako lahko precej izčrpno odkrili ali zavrnili možnost, da je temna snov termični ostanek iz zgodnjih stopenj razvoja vesolja. Tovrstno odkritje bi bilo res revolucionarno, vsekakor primerljivo z odkritjem Higgsovega bozona. Poleg tega bi na FCC raziskovali tudi ostala, morda malce bolj tehnična vprašanja, recimo o stabilnosti Higgsove mase proti kvantnim fluktuacijam, in pa iskali s tem povezan obstoj novih delcev.

    Zanimivo je bilo, da je konferenco vseskozi snemala manjša filmska ekipa. Le ta pripravlja dokumentarec o FCC, kjer imajo v mislih dolgoleten filmski projekt, vse do izgradnje trkalnika. In ko je režiserka rekla dolgoleten, je resnično mislila dolgoleten. Program FCC je namreč ne le ambiciozen, ampak tudi časovno še precej oddaljen. LHC bo deloval nekako do leta 2035, nakar bi se lahko šele začel FCC program.

    SHARE