Mark Thompson, profesor eksperymentalnej fizyki cząstek elementarnych w Cambridge, został mianowany kolejnym dyrektorem generalnym CERN, Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych. Jego kadencja rozpoczyna się 1 stycznia od pozornie kontrowersyjnego pierwszego kroku: wyłączenia Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC), największego i najpotężniejszego akceleratora cząstek na świecie. Jednak to zamknięcie nie jest porażką, ale starannie zaplanowanym krokiem w kierunku znaczącej modernizacji, która na nowo zdefiniuje przyszłość fizyki wysokich energii.
Dziedzictwo LHC i nadchodząca modernizacja Hi-Lumi
LHC zapisał się w historii potwierdzając istnienie bozonu Higgsa, fundamentalnej cząstki wyjaśniającej, w jaki sposób materia zyskuje masę. Pomimo tego triumfu samochód wymaga poważnych ulepszeń. Począwszy od czerwca LHC zostanie wyłączony w ramach przygotowań do modernizacji LHC o dużej jasności (Hi-Lumi LHC), zaprojektowanej w celu radykalnego zwiększenia częstotliwości zderzeń cząstek.
Hi-Lumi LHC wykorzysta mocniejsze magnesy nadprzewodzące do kompresji wiązek protonów, zwiększając dziesięciokrotnie liczbę zderzeń. Oznacza to więcej danych, dokładniejsze pomiary i większe prawdopodobieństwo odkrycia nowych, egzotycznych cząstek. Modernizacja to nie tylko czysta moc; same detektory są wzmacniane, aby wykrywać słabe sygnały, które mogą zmienić nasze rozumienie fizyki.
Po rozłączeniu: Przyszły Zderzacz Okrągły
Pięcioletnia kadencja Thompsona będzie poświęcona przygotowaniu Hi-Lumi LHC, ale jego długoterminowe zadanie stanowi jeszcze większe wyzwanie: planowanie kolejnej dużej inwestycji CERN. LHC ma zostać wycofany około 2041 r., a naukowcy już dyskutują o jego następcy. Wiodącą propozycją jest Future Circular Collider (FCC), ambitny projekt, który pod względem skali przewyższy LHC.
FCC będzie ponad trzykrotnie większy od obecnego zderzacza i będzie wymagał 91-kilometrowego tunelu wywierconego na głębokość do 400 metrów pod ziemią. Projekt podzielony jest na etapy, począwszy od zderzacza elektronów i pozytonów pod koniec lat 40. XXI wieku, a następnie do lat 70. XXI wieku powstanie zderzacz protonów zdolny do zderzenia cząstek o energii siedmiokrotnie większej niż LHC. Koszt samego pierwszego etapu szacuje się na 14 miliardów funtów.
Większe problemy i globalna konkurencja
Potencjalne odkrycia FCC nie są gwarantowane. Projekt stoi przed pytaniami o jego zdolność do rozwiązywania niektórych z najbardziej palących tajemnic fizyki: natury ciemnej materii i ciemnej energii, słabości grawitacji oraz braku równowagi między materią i antymaterią we wszechświecie.
Co więcej, CERN nie jest sam w walce o dominację w fizyce cząstek elementarnych. Stany Zjednoczone i Chiny opracowują własne, najnowocześniejsze projekty zderzaczy, podważając historyczną pozycję Europy w tej dziedzinie. Utrzymanie pozycji CERN będzie wymagało nie tylko innowacji technologicznych, ale także zabezpieczenia międzynarodowego finansowania i współpracy.
„Nie osiągnęliśmy punktu, w którym przestaliśmy dokonywać odkryć, a FCC stanowi naturalny postęp. Naszym celem jest zrozumienie Wszechświata na najbardziej podstawowym poziomie” – powiedział Thompson.
Przyszłość fizyki cząstek elementarnych zależy od odważnych inwestycji i ciągłych ambicji naukowych. CERN pod przewodnictwem Thompsona przygotowuje się na nową erę odkryć, nawet jeśli oznacza to tymczasowe wyłączenie najpotężniejszej maszyny na świecie.
