Марк Томпсон, професор експериментальної фізики елементарних частинок у Кембриджі, був призначений наступним генеральним директором CERN, Європейської організації ядерних досліджень. Його посада розпочинається 1 січня з першого, здавалося б, суперечливого кроку: закриття Великого адронного колайдера (LHC), найбільшого та найпотужнішого прискорювача елементарних частинок у світі. Однак це припинення роботи не є перешкодою, а ретельно спланованим кроком до значної модернізації, яка переосмислить майбутнє фізики високих енергій.
Спадщина LHC і майбутня модернізація Hi-Lumi
LHC заслужив своє місце в історії, підтвердивши існування бозона Хіггса, фундаментальної частинки, яка пояснює, як матерія набуває маси. Незважаючи на такий тріумф, автомобіль потребує серйозних доопрацювань. Починаючи з червня, LHC буде закритий для підготовки до модернізації High-Luminosity LHC (Hi-Lumi LHC), призначеної для різкого збільшення частоти зіткнень частинок.
Hi-Lumi LHC використовуватиме більш потужні надпровідні магніти для стиснення пучків протонів, збільшуючи кількість зіткнень у десятки разів. Це означає більше даних, більш точні вимірювання та вищу ймовірність відкриття нових, екзотичних частинок. Модернізація — це не лише потужність; самі детектори посилюються, щоб виявляти слабкі сигнали, які можуть змінити наше розуміння фізики.
Після відключення: майбутній круговий колайдер
П’ять років роботи Томпсона буде присвячено підготовці до Hi-Lumi LHC, але його довгострокове завдання ще складніше: планування наступних великих інвестицій CERN. LHC має вийти з експлуатації близько 2041 року, і вчені вже обговорюють його наступника. Провідною пропозицією є Future Circular Collider (FCC), амбітний проект, який за масштабом перевершить LHC.
FCC буде більш ніж у три рази більший за нинішній коллайдер, що вимагатиме 91-кілометрового тунелю, пробуреного до 400 метрів під землею. Проект розбитий на етапи, починаючи з електронно-позитронного колайдера наприкінці 2040-х років, за яким слідує протонний колайдер, здатний зіштовхувати частинки з енергією, що в сім разів перевищує енергію LHC, до 2070-х років. Лише перший етап оцінюється в 14 мільярдів фунтів.
Більші проблеми та глобальна конкуренція
Потенційні відкриття FCC далеко не гарантовані. Проект стикається з питаннями про його здатність розгадати деякі з найактуальніших таємниць фізики: природа темної матерії та темної енергії, слабкість гравітації та дисбаланс між матерією та антиматерією у Всесвіті.
Крім того, ЦЕРН не самотній у боротьбі за домінування у фізиці елементарних частинок. США та Китай розробляють власні передові проекти колайдерів, кидаючи виклик історичному лідерству Європи в цій галузі. Збереження позицій CERN вимагатиме не лише технологічних інновацій, а й забезпечення міжнародного фінансування та співпраці.
«Ми ще не досягли точки, коли припинили робити відкриття, і FCC є природним прогресом. Наша мета — зрозуміти Всесвіт на найфундаментальнішому рівні», — сказав Томпсон.
Майбутнє фізики елементарних частинок залежить від сміливих інвестицій і подальших наукових амбіцій. CERN під керівництвом Томпсона готується до нової ери відкриттів, навіть якщо це означає тимчасове вимкнення найпотужнішої машини у світі.
