Марк Томпсон, профессор экспериментальной физики частиц из Кембриджа, назначен следующим генеральным директором ЦЕРН, Европейской организации ядерных исследований. Его пребывание в должности начинается 1 января со, казалось бы, противоречивого первого шага: отключения Большого адронного коллайдера (БАК), крупнейшего и мощнейшего в мире ускорителя частиц. Однако это отключение – не откат назад, а тщательно спланированный шаг к существенной модернизации, которая переопределит будущее физики высоких энергий.
Наследие БАК и грядущая модернизация Hi-Lumi
БАК заслужил своё место в истории, подтвердив существование бозона Хиггса, фундаментальной частицы, объясняющей, как материя приобретает массу. Несмотря на этот триумф, машина нуждается в серьёзных улучшениях. Начиная с июня, БАК будет отключен для подготовки к модернизации High-Luminosity LHC (Hi-Lumi LHC), разработанной для резкого увеличения частоты столкновений частиц.
Hi-Lumi LHC будет использовать более мощные сверхпроводящие магниты для сжатия протоновых пучков, увеличивая количество столкновений в десять раз. Это означает больше данных, более точные измерения и более высокую вероятность обнаружения новых, экзотических частиц. Модернизация касается не только сырой мощности; сами детекторы усиливаются для регистрации слабых сигналов, которые могут изменить наше понимание физики.
После отключения: Future Circular Collider
Пятилетний срок пребывания Томпсона в должности будет посвящён подготовке к Hi-Lumi LHC, но его долгосрочная задача ещё более сложна: планирование следующей крупной инвестиции ЦЕРН. БАК должен выйти из эксплуатации примерно в 2041 году, и учёные уже обсуждают его преемника. Ведущим предложением является Future Circular Collider (FCC), амбициозный проект, который превзойдёт БАК по масштабам.
FCC будет более чем в три раза больше текущего коллайдера, требуя 91-километровый туннель, пробуренный на глубине до 400 метров под землёй. Проект разбит на этапы, начиная с электронно-позитронного коллайдера в конце 2040-х годов, за которым последует протонный коллайдер, способный сталкивать частицы с энергией в семь раз превышающей энергию БАК к 2070-м годам. Только первый этап оценивается в 14 миллиардов фунтов стерлингов.
Более масштабные вопросы и глобальная конкуренция
Потенциальные открытия FCC далеко не гарантированы. Проект сталкивается с вопросами о его способности решить некоторые из самых насущных загадок физики: природу тёмной материи и тёмной энергии, слабость гравитации и дисбаланс между материей и антиматерией во Вселенной.
Более того, ЦЕРН не един в борьбе за доминирование в физике частиц. США и Китай разрабатывают собственные передовые проекты коллайдеров, бросая вызов историческому лидерству Европы в этой области. Поддержание позиции ЦЕРН потребует не только технологических инноваций, но и обеспечения международного финансирования и сотрудничества.
“Мы ещё не достигли точки, когда перестали делать открытия, и FCC – естественное развитие. Наша цель – понять Вселенную на самом фундаментальном уровне”, – заявил Томпсон.
Будущее физики частиц зависит от смелых инвестиций и постоянных научных амбиций. ЦЕРН под руководством Томпсона готовится к новой эре открытий, даже если это означает временное отключение самой мощной машины в мире.
