Wielki Zderzacz Hadronów to gigant? Fizycy planują budowę czegoś znacznie większego!

Mimo że LHC ?znalazł" już bozon Higgsa, mimo że przed nim jeszcze 20 lat pracy, fizycy już pracują nad jeszcze większym urządzeniem. Obwód ?Wielkiego" Zderzacza Hadronów to ok. 27 km... Jego następca ma mieć do 100 km obwodu!
O tym słyszeli chyba wszyscy: "znaleziono bozon Higgsa!". Dzięki zręcznemu PR-owi CERN poszukiwania "boskiej cząstki", której istnienie zakładał tzw. Model Standardowy (zbiór teorii opisujących podstawowe elementy budowy Wszechświata), było wydarzeniem pilnie śledzonym przez media. W końcu znaleźli! Prof. Peter Higgs - jeden z autorów koncepcji sprawdzanej na największym na świecie akceleratorze (przyspieszaczu) cząstek, Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) - wspólnie z prof. Francois Englertem został nagrodzony Nagrodą Nobla.

Ale dla LHC to dopiero początek drogi badawczej: ma posłużyć jeszcze 20 lat, zwiększyć energię zderzeń do docelowej (14 TeV), a od 2024 roku dzięki temu urządzeniu liczba zderzeń rejestrowanych podczas eksperymentów zwiększy się dziesięciokrotnie. To ogromny potencjał do kolejnych odkryć - jeszcze o Wielkim Zderzaczu usłyszymy.

Znacznie większe urządzenie

Mimo to fizycy już myślą o jego następcy. Dziś na Uniwersytecie Genewskim rusza spotkanie grupy naukowców, którzy będą pracować nad przyszłymi fundamentalnymi projektami badań w CERN-ie (spotkanie w ramach Europejskiej Strategii Rozwoju Fizyki Cząstek Elementarnych z maja 2013).

Jednym z pomysłów jest zbudowanie podobnego do LHC kołowego zderzacza hadronów o obwodzie od 80 do 100 km! Jego średnica wyniosłaby ok. 30 kilometrów. Według założeń programu FCC (Future Circular Colliders, Kołowe Zderzacze Przyszłości) energie zderzeń w nowym urządzeniu mają dochodzić do niesłychanych energii 100 TeV! Jednocześnie naukowcy od kilku lat pracują nad pomysłem liniowego zderzacza (Compact Linear Collider, znany jako CLIC). CLIC ma opierać się na nowatorskiej technologii przyśpieszania. Na razie trwają badania nad potencjałem i kosztami takiego rozwiązania.

Ale dlaczego?

Po co nam to wszystko? - LHC znalazło ostatni brakujący element tzw. Modelu Standardowego oddziaływań elementarnych: cząstkę Higgsa. Wiemy więc, że model ten dobrze opisuje rzeczywisty świat cząstek. Ale materia złożona ze znanych nam cząstek stanowi zaledwie 5% masy całego Wszechświata. Prawie jedną czwartą stanowi tzw. ciemna materia. Prawdopodobnie tworzą ją cząstki, których Model Standardowy nie opisuje. Większość zawartości Wszechświata to natomiast ciemna energia, której natury w ogóle nie znamy - tłumaczy prof. Grzegorz Wrochna, szef Narodowego Centrum Badań Jądrowych. - Model Standardowy nie opisuje też dobrze nam znanej z życia codziennego grawitacji. Domyślamy się zatem, że jest jedynie przybliżeniem jakiejś bardziej ogólnej teorii. Żeby ją poznać, potrzebujemy wytworzyć jeszcze bardziej ekstremalne warunki niż te, jakie powstają w zderzeniach cząstek w LHC.

W podobnym tonie wypowiada się prof. Sergio Bertolucci, dyrektor naukowy CERN: - Przyszłe wyniki badań przeprowadzonych w LHC będą kluczowe dla zrozumienia, którymi ścieżkami badawczymi powinniśmy podążać w przyszłości i jaki typ akceleratora będzie najlepszy, by odpowiedzieć na nowe pytania, które niedługo zostaną zadane.

Fizycy wiedzą, że o następcy LHC trzeba myśleć już teraz. Koncepcja Wielkiego Zderzacza Hadronów pojawiła się już w latach 70., a prace projektowe rozpoczęły się w latach 80. XX w. Zatem cykl projektowania i budowy takiego urządzenia to 30-40 lat. - Jeśli chcemy więc mieć nowe urządzenie w połowie XXI w., musimy zacząć o nim myśleć już dziś - tłumaczy prof. Wrochna.

Gdzie jest meta?

Czy coś może "powstrzymać" fizyków przed budowaniem coraz to większych urządzeń badawczych? Chyba tylko budżet, bo rozmach naukowców nie peszy. Prof. Wrochna: - Przy badaniach promieniowania kosmicznego, aby sięgnąć do coraz większych energii, buduje się już detektory pokrywające setki kilometrów kwadratowych. A co dalej? Nie pokryjemy przecież całej Ziemi! Choć... czemu nie? Ktoś zauważył, że Ziemia już jest pokryta atmosferą, która jest znakomitym detektorem promieniowania kosmicznego. Wystarczy w kosmosie umieścić kamerę, która będzie obserwowała Ziemię i rejestrowała błyski powodowane w atmosferze przez wpadające w nią cząstki z kosmosu. Naukowcy z NCBJ już pracują nad taką kamerą w ramach międzynarodowego projektu JEM-EUSO.

Jak więc może wyglądać "LHC XXII w."? - Może za kilkadziesiąt lat, zamiast instalować w tunelu rurę próżniową, wykorzystamy próżnię kosmiczną? A zamiast budować kosztowne magnesy, wykorzystamy pole magnetyczne Ziemi? - rozmarza się prof. Wrochna. - Przecież zorze polarne to nic innego jak skutek oddziaływania z atmosferą cząstek z kosmosu kierowanych ziemskim polem magnetycznym. Z tej perspektywy stukilometrowy akcelerator, nad którym zaczyna pracować CERN, to tylko drobny krok w naszej wspaniałej podróży do zrozumienia tajemnic Wszechświata.

Wygląda na to, że fizycy ani myślą osiąść na laurach. I dobrze. W końcu badają podstawy naszego istnienia.

Nowy blog - Anna Gmiterek-Zabłocka zajmie się Twoją sprawą! >>
Kliknij, by przeczytać artykuł

Więcej o:

DOSTĘP PREMIUM