Πράσινο φως του CERN για τον διάδοχο του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων

Παρά τις διαφωνίες ορισμένων φυσικών που θεωρούν ότι το εγχείρημα είναι ουσιαστικά πεταμένα λεφτά, το CERN αποφάσισε να εντάξει στον σχεδιασμό του τον διάδοχο του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), ένα ακόμα μεγαλύτερο όργανο που θα στηθεί σε ένα κυκλικό τούνελ μήκους 91 χιλιομέτρων.

Εφόσον το σχέδιο εξασφαλίσει τη χρηματοδότηση των 19 δισ. ευρώ για την πρώτη του φάση, ο «Μελλοντικός Κυκλικός Επιταχυντής», ή FCC, θα τεθεί σε λειτουργία στα μέσα της δεκαετίας του 1940, μετά τον παροπλισμό του LHC.

Τα συντρίμμια των συγκρούσεων στον FCC θα μπορούσαν δυνητικά να αποκαλύψουν νέα υποατομικά σωματίδια και οδηγήσουν σε αναθεώρηση του λεγόμενου Καθιερωμένου Μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής, τη θεωρία που περιγράφει τα θεμελιώδη συστατικά του Σύμπαντος.

Θα μπορούσαν επίσης να δώσουν λύση στο μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας, μιας υποθετικής μορφής ύλης αόρατης ύλης που καθορίζει την εξέλιξη του Σύμπαντος.

Η πρώτη φάση αφορά την κατασκευή ενός επιταχυντή στον οποίο ηλεκτρόνια θα συγκρούονται με ποζιτρόνια, τα αντίστοιχα σωματίδια της αντιύλης. Σε δεύτερη φάση σχεδιάζεται ένας ακόμα μεγαλύτερος επιταχυντής στον οποίο θα συγκρούονται πρωτόνια –όπως στον LHC αλλά σε πολύ μεγαλύτερα επίπεδα ενέργειας.

Την Παρασκευή, το CERN ενέταξε τον FCC στην Ευρωπαϊκή Στρατηγική για τη Σωματιδιακή Φυσική. Την τελική έγκριση θα κληθεί ωστόσο να δώσει το Συμβούλιο του CERN, κάτι που αναμένεται το 2028 το νωρίτερο.

Η ένταξη του FCC στην ευρωπαϊκή στρατηγική «είναι μνημειώδης απόφαση» σχολίασε στο περιοδικό Science ο Κώστας Φουντάς του Πανεπιστημίου των Ιωαννίνων, πρόεδρος του Συμβουλίου του CERΝ, το οποίο αποτελείται από εκπροσώπους των 25 χωρών-μελών του CERN.

«Η κοινότητα τάχθηκε υπέρ του FCC ως της προτιμώμενης λύσης για το επόμενο μεγάλο έργο στο CERN, και αυτό που είναι ακόμη πιο ευχάριστο για μένα είναι ότι τα κράτη-μέλη υποστηρίζουν αυτή την επιλογή» είπε.

Οι συγκρούσεις στον FCC θα μπορούσαν δυνητικά να αποκαλύψουν νέα υποατομικά σωματίδια και οδηγήσουν σε αναθεώρηση του λεγόμενου Καθιερωμένου Μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής, τη θεωρία που περιγράφει τα θεμελιώδη συστατικά του Σύμπαντος.

H προτεινόμενη θέση της σήραγγας του FCC κάτω από το CERN. Ο μικρός κύκλος είναι η σήραγγα του LHC (Πηγή: CERN)

Δύο φάσεις

Στον πρώτο από τους δύο σχεδιαζόμενους επιταχυντές, με την ονομασία FCC-ee, ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια θα συγκρούονται με ενέργεια 0,365 TeV. Το γιγάντιο όργανο θα λειτουργεί έτσι ως «εργοστάσιο» μποζονίων Χιγκς για την περαιτέρω μελέτη τουςς.

Η ύπαρξη του Χιγκς, το οποίο εμπλέκεται στον μηχανισμό μέσω του οποίου η ύλη αποκτά τη μάζα τους, ήρθε το 2008 και ήταν η μεγαλύτερη επιτυχία του LHC.

Μετά την ολοκλήρωση της αποστολής του FCC-ee, το όργανο προβλέπεται να απεγκατασταθεί από τη σήραγγα και να δώσει τη θέση του σε έναν ακόμα μεγαλύτερο επιταχυντή όπου θα συγκρούονται πρωτόνια, με την ονομασία FCC-hh. Τις ίδιες συγκρούσεις μελετά και ο LHC, όμως ο νέος επιταχυντής θα φτάνει σε επταπλάσια επίπεδα ενέργειας 100 TeV.

Τμήμα του FCC-ee σε καλλιτεχνική απεικόνιση του CERN

Ωστόσο η επιτάχυνση πρωτονίων σε τόσο υψηλές ενέργειες είναι σήμερα τεχνικά αδύνατη και το CERN απλά υποθέτει ότι μέχρι τότε θα υπάρχουν κατάλληλες τεχνολογίες. Η υπόθεση αυτή ανησυχεί ορισμένους επιστήμονες, οι οποίοι προειδοποιούν ότι ολόκληρος ο κλάδος της σωματιδιακής φυσικής κινδυνεύει να εγκλωβιστεί από ενδεχόμενη δέσμευση.

Πολλοί υποστηρίζουν εξάλλου ότι το CERN ποντάρει στην ανακάλυψη υποθετικών σωματιδίων για τα οποία δεν υπάρχει καμία ένδειξη ότι υπάρχουν, μόνο και μόνο για να εξασφαλίσει χρηματοδότηση για τους ερευνητές του. Όπως επισημαίνουν, ακόμα και o LHC δεν πέτυχε άλλες σημαντικές ανακαλύψεις πέρα από το Χιγκς.

Άλλοι, πάλι, διαμαρτύρονται ότι η υλοποίηση του FCC θα εξαντλούσε τη χρηματοδότηση της σωματιδιακής φυσικής για δεκαετίες και θα άφηνε άλλες ερευνητικές οδούς, για παράδειγμα τους γραμμικούς επιταχυντές, χωρίς επαρκείς πόρους.

Πέρα από τις επιφυλάξεις ορισμένων φυσικών, ανοιχτό παραμένει και το θέμα της χρηματοδότησης, δεδομένου ότι ο προϋπολογισμός του CERN αρκεί μόνο για το ήμισυ του έργου.

Η Ευρωπαϊκή Ένωση ενδέχεται να καλύψει το 120% του κόστους, οι ΗΠΑ ίσως προσφέρουν 1-3 δισ. ευρώ και ακόμα ένα δισ. θα μπορούσε να συγκεντρωθεί από δωρεές.

Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα κενό 2-3 δισ. δολαρίων, το οποίο παραμένει ασαφές πώς θα μπορούσε να καλυφθεί.