Cern, Tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu, muốn chế tạo máy va chạm hạt sẽ lùn Máy va chạm Hadron lớn (LHC). LHC đã có những khám phá quan trọng và lên kế hoạch nâng cấp sức mạnh của nó để đảm bảo nó sẽ tiếp tục giải quyết các vấn đề vật lý trong tương lai. Nhưng cuối cùng, nó đã thắng được đủ để mở khóa những bí mật của vật lý. Cuối cùng, chúng tôi sẽ cần một cái gì đó lớn hơn và mạnh mẽ hơn.
Nhập vào Máy gia tốc Thông tư Tương lai (FCC.) FCC sẽ vượt quá LHC về quyền lực theo một mức độ lớn. Vào ngày 15 tháng 1, sự hợp tác của FCC đã phát hành Báo cáo Thiết kế Khái niệm (CDR) đưa ra các tùy chọn cho Máy va chạm Thông tư Tương lai của Cern.
FCC là một phần của lộ trình Cern từ trước cho tương lai của họ. Năm 2014, Cern bắt đầu nghiên cứu khái niệm FCC để chuẩn bị cho cuộc sống sau LHC. LHC không phải là bất cứ lúc nào sớm, trên thực tế, nó đã được nâng cấp ngay bây giờ. Nhưng có một giới hạn cho những gì nó có thể làm, và giới hạn về sức mạnh của nó. Cuối cùng, nó sẽ yêu cầu một người kế nhiệm.
FCC sẽ cung cấp các va chạm electron-positron, proton-proton và ion-ion ở mức năng lượng và cường độ chưa từng thấy
Thông cáo báo chí của Cern, ngày 15 tháng 1 năm 2019.
Ngay bây giờ, báo cáo này là tất cả về chiến lược và quy trình. Theo thông cáo báo chí của Cern, Châu Âu nên có thể đề xuất một dự án máy gia tốc sau LHC đầy tham vọng tại CERN vào thời điểm cập nhật Chiến lược tiếp theo. Nó cũng nói rằng, FCC sẽ cung cấp các va chạm electron-positron, proton-proton và ion-ion ở các mức năng lượng và cường độ chưa từng có, với khả năng va chạm electron-proton và electron-ion.
Báo cáo thiết kế khái niệm của FCC là một thành tựu đáng chú ý. Nó cho thấy tiềm năng to lớn của FCC để cải thiện kiến thức về vật lý cơ bản của chúng tôi và thúc đẩy nhiều công nghệ có tác động rộng lớn đến xã hội, ông Fabiola Gianotti, Tổng Giám đốc Cern nói. Trong khi đưa ra những thách thức mới, đáng ngại, FCC sẽ được hưởng lợi rất nhiều từ chuyên môn, tổ hợp cơ sở hạ tầng và cơ sở hạ tầng của CERN, đã được phát triển hơn nửa thế kỷ.
Thông báo tập trung vào việc phát hiện ra hạt Higgs-Boson tại LHC. Đó là một khám phá đáng chú ý và là một điều đã được dự đoán từ lâu bởi lý thuyết. Nhưng có rất nhiều người chúng ta vẫn không biết về Higgs-Boson và hiểu rằng nó sẽ cần một máy va chạm hạt mạnh hơn LHC. Các nhà vật lý nghĩ rằng Higgs-Boson có thể mở ra một cánh cửa hoàn toàn mới trong vật lý, nhưng để mở cánh cửa đó cần một máy va chạm hạt mạnh hơn.
Máy va chạm proton của FCC sẽ sử dụng nam châm siêu dẫn thế hệ mới và sẽ cung cấp rất nhiều cơ hội mới để nghiên cứu vật lý. Nó được thiết kế để thực hiện ở mức năng lượng 100 TeV trở lên, điều đó có nghĩa là nó sẽ cho phép nghiên cứu các hạt Higgs tương tác với nhau với độ chính xác cực cao.
Máy va chạm hạt mới cũng sẽ sử dụng sức mạnh của nó để thăm dò vật chất tối, để thử và hiểu sự phổ biến của vật chất đối với vật chất và cố gắng giải thích khối lượng neutrino.
Nó thậm chí có thể tìm thấy các hạt lớn mới, và sẽ cho phép khám phá kỹ lưỡng vai trò của sự phá vỡ đối xứng điện trong lịch sử vũ trụ của chúng ta. FCC cũng sẽ va chạm các ion nặng, duy trì một chương trình vật lý ion nặng phong phú để nghiên cứu trạng thái vật chất trong vũ trụ sơ khai.
Nếu được xây dựng, FCC sẽ ở cùng vị trí với LHC, Lưu vực Geneva. Các máy gia tốc hạt mới sẽ là từ 80 đến 100 km (50-62 dặm) đường kính.
Mục tiêu cuối cùng của FCC là cung cấp một vòng tăng tốc proton siêu dẫn 100 km, với năng lượng lên tới 100 TeV, nghĩa là một đơn đặt hàng có cường độ mạnh hơn LHC, ông Frédérick Bordry cho biết. Mã số Thời gian dự kiến của FCC bắt đầu bằng một máy điện tử positron, giống như LEP đi trước LHC. Điều này sẽ cho phép một chương trình phong phú có lợi cho cộng đồng vật lý hạt trong suốt thế kỷ hai mươi mốt.
Máy va chạm của Proton đã là công cụ được nhiều thế hệ lựa chọn để mạo hiểm vật lý mới ở quy mô nhỏ nhất. Một máy va chạm proton lớn sẽ thể hiện một bước nhảy vọt trong khám phá này và quyết định mở rộng chương trình vật lý vượt ra ngoài kết quả do LHC cung cấp và máy va chạm electron-positron có thể. Giám đốc nghiên cứu và tính toán của Cern, Eckhard Elsen.
Máy va chạm hạt mới sẽ là một dự án kỹ thuật lớn. Chi phí dự kiến nằm trong phạm vi 9 tỷ Euro cho một đường hầm 100km. Nếu tất cả diễn ra theo đúng kế hoạch, nó sẽ bắt đầu chương trình vật lý vào năm 2040, ngay khi kết thúc LHC độ sáng cao. Lúc đầu, máy va chạm hạt sẽ hoạt động như máy va chạm electron-positron và phục vụ cộng đồng vật lý trong 15 đến 20 năm. Sau đó, nó sẽ được biến thành một máy proton siêu dẫn, sử dụng cùng một đường hầm, vào cuối những năm 2050. Điều đó sẽ tốn thêm 15 tỷ Euro.
Khi được chế tạo, máy va chạm hạt mới sẽ trở thành trung tâm thế giới về nghiên cứu vật lý hạt, giống như cách mà LHC có. Nó sẽ là một động lực cho sự đổi mới trong kỹ thuật, công nghệ, khoa học và công nghiệp. Nó cũng sẽ đào tạo thế hệ các nhà vật lý và nghiên cứu tiếp theo.
Nguồn:
- Thông cáo báo chí: Hợp tác quốc tế xuất bản thiết kế ý tưởng cho máy va chạm vòng tròn sau LHC trong tương lai tại CERN
- Cern: LHC độ sáng cao
- Cern: Nghiên cứu về máy va chạm thông tư trong tương lai
