Физиците ще строят Много голям адронен колайдер

Откакто Големият адронен колайдер е въведен в експлоатация в Европа през 2008 година, учените, занимаващи се с физика на елементарните частици, дори не са мечтали за нещо по-голямо.

Но през 2012 година с откриването на Хигс бозона Големият адронен колайдер е изпълнил първоначалното си предназначение и физиците се замислили за проектирането на машина, която в един прекрасен ден би могла да го замести – Много голям адронен колайдер (VLHC).

„Това е разумен опит да се заложат основите за визията за десетилетия напред – казва Майкъл Пескин, физик-теоретик от Националната ускорителна лаборатория SLAC, представил концепцията за VLHC на консултативната група на правителството на САЩ.

Гигантската машина ще засенчи всичките си предшественици. Тя ще може да сблъсква протони с енергия около 100 тераелектронволта (ТeV) (в сравнение с планираните 14 ТeV на Големия адронен колайдер след модернизацията му). Такива показатели изискват тунел с дължина на окръжността 80-100 километра (дължината на Големия адронен колайдер е 27 км).

През последното десетилетие за подобни изследвания не са отделяни толкова много средства, но това лято на среща в Минеаполис (Snowmass Meeting 2013), където стотици физици издигнали своите концепции за бъдещи изобретения, проектът VLHC бил признат за най-добър.

Някои физици отбелязват, че независимо от цялата амбициозност на проекта, VLHC ще бъде само един от „работните коне” на глобалната физика на елементарните частици на бъдещето. След другите приоритети са модернизиране на Големия адронен колайдер, който през февруари беше спрян за две години, за да се повиши енергията му от 7 ТeV до 14 ТeV; строителството на Международния линеен колайдер в Япония, способен да сблъсква лъчи електрони и позитрони; големият проект на САЩ по използване на лъчи с висока интензивност, генериран в Националната лаборатория „Енрико Ферми” (Fermi National Accelerator Laboratory).

Джонатан Рознер, физик от университета на Чикаго, създател на Snowmass, смята, че именно тези предстоящи проекти трябва да са в центъра на вниманието.

„Приоритетът на VLHC засега е преждевременен – смята той. – В известен смисъл интересът към VLHC е признак, че физиката на елементарните частици се връща към своите корени, учените отново се опитват да намерят основните градивни елементи на природата.”

Откриването на Хигс бозона подкрепи идеята за това, че някои частици имат маса, тъй като те взаимодействат с полето на Хигс. И все пак много аспекти от откритието засега остават неясни докрай, включително защо масата на самата частица Хигс е толкова голяма.

Нейната „тежест” може да се обясни с теорията на суперсиметрията. Макар че Големият адронен колайдер не е открил никакви признаци на суперсиметрия, Пескин се надява,че в края на десетилетието тази теория ще се използва и при строителството на големи машини.

Един от привържениците на голямата машина е Нима Аркани-Хамед, физик-теоретик от Института за перспективни изследвания в САЩ. През декември той ще открие Център на бъдещата физика на високите енергии (Center for Future High Energy Physics) в Пекин. Част от основната му мисия се заключава в изучаването на физиката, способна да помогне в бъдещите разработки на протонен колайдер.

Уилям Барлет, професор по физика на ускорението в Масачузетския технологичен институт, смята, че тази работа има решаващо значение за определянето на размера на машината. Според него, за да се построи устройство с мощност 100 TeV, е необходимо да се създадат свръхпроводящи магнити, които да работят в по-високи полета от сегашното поколение (20 тесла вместо 14 тесла). Един от основните кандидати за материал за такива „чудовища” е сплав от ниобий с калай, способен да издържа по-високи полета, но едновременно с това – доста скъп и изискващ охлаждане под -255 градуса по Целзий.

Да добавим, че не само физиците от САЩ, но и специалистите от CERN имат собствени планове за подобен на VLHC колайдер. Физикът Майкъл Бенедикт е предложил да се разработи Голям адронен колайдер на много висока енергия, който да се разположи под Женевското езеро. Ключовите му параметри са сходни с данните на VLHC: окръжност 80-100 километра и енергия на сблъсък 100 TeV.

Бенедикт смята, че строителството може да започне през 20-те години, така че машината ще бъде готова до закриването на Големия адронен колайдер през 2035 г.

„Не ми се иска накрая да се озовем с огромна празнина във физиката на високите енергии”, пояснява той.

Според учения още е прекалено рано да се говори за цената на бъдещия проект. Но други физици смятат, че колайдерът от следващо поколение ще струва на създателите си минимум 10 милиарда евро.