تخطط CERN لبناء مسرع جديد بطول نفق يبلغ 100 كم

المصدر: M.Brice / CERN

CERN هي المنظمة الأوروبية للبحوث النووية ، والتي تعد أكبر مختبر فيزياء الطاقة في العالم. تقع على حدود سويسرا وفرنسا بالقرب من جنيف. كان CERN ، جنبا إلى جنب مع الشركاء ، الذين صمموا مصادم هادرون الكبير. ساعدت LHC على اكتشاف العديد من الاكتشافات التي ساعدت العلماء على فهم بنية العالم الصغير والقوانين التي تسود هذا العالم بشكل أفضل.

أعلنت CERN الآن عن عزمها بناء مسرع جديد ، سيبلغ حجمه خمسة أضعاف حجم المصادم LHC. طول النفق 100 كيلومتر. ويسمى النظام الجديد في المستقبل المصادم الدائري (FCC). في اليوم الآخر ، نشرت CERN مسودة لمشروع جديد ، ورد في أربعة مجلدات.

تقدر تكلفة المعجل الجديد بـ 9 مليارات دولار ، منها 5 مليارات دولار ستذهب لإنشاء نفق بطول 100 كم. يخطط العلماء لتحقيق طاقات الجسيمات الأولية بترتيب 100 تيرا إلكترون فولت. في البداية ، سوف تصطدم الإلكترونات والبوزيترونات ، ولكن بعد ذلك سيتم تعديل المصادم وإعادة تكوينه لحزم البروتون - البروتون (يعملان معهم في مصادم هادرون الكبير).

على الرغم من التقرير الشامل وإعداد قاعدة تقنية متينة ، سيبدأ بناء مصادم جديد في موعد لا يتجاوز 2040. تم بالفعل إرسال نص التقرير إلى المجلة الفيزيائية الأوروبية ، وتم نشر النسخة المطبوعة على الموقع الإلكتروني الرسمي لـ CERN.

تجدر الإشارة إلى أن نتائج LHC فاجأت إلى حد ما المجتمع العلمي ، حيث توقع العديد من الخبراء أنه عندما تصل طاقة الجسيمات إلى عدة فولتات من الإلكترون ، ستظهر جزيئات جديدة في المعجل. قبل LHC ، كان هناك العديد من الأعمال التي تم التنبؤ بها ظهور جزيئات مختلفة في الطاقات بالترتيب المذكور أعلاه. لكن في الواقع ، لم يحدث هذا - ففي LHC ، تصل طاقة تصادم الجسيمات إلى 13 فولتًا من الإلكترونات ، لكن لا توجد جزيئات جديدة.

هذا هو السبب في أنه تقرر بناء مصادم أكثر قوة يمكن أن تسرع الجزيئات الأولية لطاقات مئات من تيرا الإلكترون فولت. تم الإعلان عن مشروع مصادم التعميم المستقبلي (FCC) لأول مرة في عام 2014. ثم نشرت CERN اللمسات الأولى فقط للمشروع المستقبلي.

الآن يتم تحليل المشروع بشكل أكثر شمولية ، استغرق التصميم الأولي والتحليل العمل أكثر من خمس سنوات. حضر تطوير "مصادم حلقة المستقبل" 1300 عالم من أكثر من 150 جامعة.



بالنسبة للتقرير ، يخصص المجلد الأول لأسئلة الفيزياء الحديثة للعالم الصغير. يتحدث القائمون على تجميع المجلد عن إمكانات لجنة الاتصالات الفيدرالية ، والاكتشافات المحتملة التي ستساعد في تحقيقها. على سبيل المثال ، يأمل العلماء في اكتشاف جزيئات الطاقة المظلمة وكذلك النيوتريونات الضخمة. ويأمل الفيزيائيون أيضًا في معرفة ما هو هيكل إمكانات هيغز ، وكيف ولماذا تنشأ كتلة بوس هيغز. سوف تبحث لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) في تحولات بلازما الكوارك والغلون في نظرية تفاعلات الصعق بالكهرباء. ربما يساعد المصادم في توضيح معالم الجسيمات المكتشفة بالفعل ، بما في ذلك بوزونات المتجهات ، بوز هيجز ، كوارك أعلى.

يخصص المجلد الثاني لهيكل وخصائص مصادم الإلكترون - بوزيترون. إنه تصميم تقني للنظام نفسه. يوضح الخبراء العناصر التي سيتألف منها المسرع ، بما في ذلك أجهزة الكشف عن الجسيمات ، والمحثات ، وأنظمة السلامة ، إلخ. يخطط المطورون لتوصيل طاقة الاصطدام بمعلمات 90-365 جيجا إلكترون فولت. سوف يتجاوز اللمعان 10 ³⁶ سم مربع معكوس في الثانية.

يكشف المجلد الثالث تفاصيل تعديل المصادم أثناء الانتقال إلى حزم البروتون. في هذه الحالة ، ستصل طاقة الاصطدام إلى 100 فولت تيرا إلكترون مع لمعان 10 ³⁵ سم مربع معكوس في الثانية.

يكشف المجلد الرابع عن ميزات أداء مصادم هادرون الكبير للطاقات العالية. هذا النظام هو رائد لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) ، والذي يعتمد ، علاوة على ذلك ، على البنية التحتية الحالية LHC. ستبلغ طاقة التصادم عند المصادم "الوسيط" حوالي 27 فولتًا تيرا-إلكترونًا (ضعف حجم المصادم LHC) ، ولكن ستكون هناك حاجة إلى موارد أقل بكثير لإنشائها.

الآن يتم تحديث LHC ، بدأ العمل في العام الماضي لتحويل المصادم إلى نظام أكثر قوة. حتى الآن ، لا يعمل LHC ، فقد تم تعليق جميع الأعمال المتعلقة به. تخطط FCC للبناء بجوار LHC ، بالقرب من جنيف.