Одобрен проект 100-километрового суперколлайдера
Совет Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) одобрил проект ускорителя, рядом с которым Большой адронный коллайдер покажется детской игрушкой.
Речь идёт о Будущем кольцевом коллайдере (Future Circular Collider, или FCC). Длина его туннеля составит сто километров. Для сравнения: у БАК, крупнейшего ускорителя на данный момент, она составляет "всего" 27 километров.
Предполагается, что туннель нового коллайдера будет в двух местах пересекать туннель БАК, так что последний можно будет использовать в качестве вспомогательного ускорителя. Отметим, что это уже опробованная практика. Так, для самого БАК вспомогательной установкой является запущенный в 1976 году коллайдер SPS.
Согласно проекту, FCC сначала должен стать ускорителем, в котором сталкиваются электроны и позитроны (в отличие от БАК, сталкивающего между собой протоны). Этот инструмент получил название FCC-ee. Когда он выполнит свои задачи, в том же туннеле и с сохранением большей части инфраструктуры будет смонтирован протон-протонный коллайдер FCC-hh.
Такая схема позволит физикам получить два гигантских ускорителя пусть и не по цене одного, но значительно дешевле, чем они обошлись бы, если бы их пришлось строить по отдельности.
Напомним, что ключевыми параметрами любого ускорителя являются энергия столкновений и светимость. От энергии, с которой сталкиваются частицы, зависит, в какие новые частицы они при этом могут превратиться. Понятно, что если достичь рекордной энергии, можно наблюдать неизвестные ранее превращения и даже открыть новые частицы.
Другой важный параметр – светимость (число столкновений частиц в секунду на квадратный сантиметр поперечного сечения туннеля). Чем больше светимость, тем больше накопленная статистика и выше вероятность обнаружить какой-нибудь редкий процесс.
Согласно проекту, FCC-ee превзойдёт все существующие и проектируемые электрон-позитронные коллайдеры как по энергии, так и по светимости. Максимальной светимости в 4,6 × 1036 см-2с-1 он достигнет при энергии в 91 гигаэлектронвольт. В то же время максимальная энергия в 365 гигаэлектронвольт будет достигнута при светимости 3,1 × 1034 см-2с-1.
Отметим, что текущая светимость БАК составляет 2,06 x 1034 см-2с-1, так что по этому параметру превосходство нового ускорителя налицо.
Правда, БАК далеко опережает его по энергии столкновений. У действующего коллайдера она составляет 13 тераэлектронвольт (поскольку сталкивает он тяжёлые протоны, а не лёгкие электроны и позитроны). Поэтому трудно ожидать, что в FCC-ee будут массово рождаться частицы, которые ещё не наблюдались на БАК. Зато огромная светимость нового ускорителя позволит найти чрезвычайно редкие события и самые крошечные отклонения поведения частиц от известных законов (если, конечно, такие отклонения есть).
А вот FCC-hh превзойдёт БАК по всем статьям. Проектировщики обещают невиданную энергию столкновений в сто тераэлектронвольт (!). Этот инструмент наверняка позволит учёным вырваться на долгожданные просторы новой физики.
Исследователи надеются открыть с его помощью частицы тёмной материи, а возможно, и новые физические законы или даже неизвестные ранее силы.
Впрочем, строительство FCC-hh начнётся только через несколько десятилетий, а пока на повестке дня FCC-ee. Проекту ещё предстоит пройти ряд согласований, прежде чем будет дан старт строительству нового "монстра".
Планируется, что стоимость проекта составит 21 миллиард евро (более 1,6 триллиона рублей по текущему курсу). При этом запуск ускорителя намечен на 2040 год. Впрочем, грандиозные научные инструменты зачастую строятся дольше и обходятся дороже, чем предполагается изначально.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о запуске электрон-позитронного коллайдера, по светимости превосходящего БАК.