Il CERN sta progettando di costruire un collisore di particelle molto più grande. Molto, molto, più grande.
Il CERN, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare, vuole costruire un collisore di particelle che farà impallidire il Large Hadron Collider (LHC). L'LHC ha fatto importanti scoperte e gli aggiornamenti pianificati della sua potenza assicurano che continuerà a lavorare su problemi di fisica in futuro. Ma alla fine, non sarà sufficiente per svelare i segreti della fisica. Alla fine, avremo bisogno di qualcosa di più grande e più potente.
Inserisci il Future Circular Collider (FCC). L'FCC supererà l'LHC in potenza di un ordine di grandezza. Il 15 gennaio, la collaborazione FCC ha pubblicato il suo Conceptual Design Report (CDR) che espone le opzioni per il Future Circular Collider del CERN.
La FCC fa parte della roadmap del CERN per il loro futuro. Nel 2014, il CERN ha iniziato a studiare il concetto di FCC in preparazione alla vita dopo l'LHC. LHC non andrà da nessuna parte presto, anzi lo sta facendo aggiornato in questo momento . Ma c'è un limite a ciò che può fare e un limite a quanto potente può essere. Alla fine richiederà un successore.
“La FCC fornirebbe collisioni elettrone-positrone, protone-protone e ione-ione a energie e intensità senza precedenti…”
Comunicato stampa del CERN, 15 gennaio 2019.
In questo momento, questo rapporto riguarda esclusivamente la strategia e il processo. Secondo un comunicato stampa del CERN, l'Europa dovrebbe 'essere in grado di proporre un ambizioso progetto di accelerazione post-LHC al CERN entro il prossimo aggiornamento della strategia'. Dice anche: 'La FCC fornirebbe collisioni elettrone-positrone, protone-protone e ione-ione a energie e intensità senza precedenti, con la possibilità di collisioni elettrone-protone e elettrone-ione'.
“Il rapporto sulla progettazione concettuale della FCC è un risultato notevole. Mostra l'enorme potenziale della FCC per migliorare la nostra conoscenza della fisica fondamentale e per far avanzare molte tecnologie con a ampio impatto sulla società ”, ha affermato il Direttore Generale del CERN Fabiola Gianotti. 'Pur presentando nuove e scoraggianti sfide, la FCC trarrebbe grande vantaggio dall'esperienza, dal complesso di acceleratori e dalle infrastrutture del CERN, che sono stati sviluppati in oltre mezzo secolo'.
L'annuncio è incentrato sulla scoperta del Bosone di Higgs all'LHC. È stata una scoperta straordinaria, prevista da tempo dalla teoria. Ma ci sono ancora molte cose che non sappiamo sul bosone di Higgs e comprenderlo richiederà un collisore di particelle più potente dell'LHC. I fisici pensano che il bosone di Higgs potrebbe aprire una porta completamente nuova nella fisica, ma per aprire quella porta è necessario un collisore di particelle più potente.
Il collisore di protoni FCC utilizzerebbe magneti superconduttori di nuova generazione e fornirebbe molte nuove opportunità per studiare la fisica. È progettato per funzionare a energie di 100 TeV e superiori, il che significa che consentirebbe lo studio delle particelle di Higgs che interagiscono tra loro con estrema precisione.
Il nuovo collisore di particelle utilizzerà anche il suo potere per sondare la materia oscura, per cercare di comprendere la prevalenza della materia sull'antimateria e per cercare di spiegare le masse dei neutrini.
Potrebbe persino trovare nuove particelle massicce e consentirebbe un'esplorazione approfondita del ruolo del rottura elettrodebole di simmetria nella storia del nostro universo. La FCC farebbe anche scontrare ioni pesanti, sostenendo un ricco programma di fisica degli ioni pesanti per studiare lo stato della materia nel universo primordiale .
Impressione artistica di un evento di collisione al centro di un futuro rivelatore a seguito di studi preliminari di progettazione. Credito immagine: CERN.
Se costruito, l'FCC sarebbe nello stesso punto dell'LHC, il bacino di Ginevra. Il nuovo collisore di particelle avrebbe un diametro compreso tra 80 e 100 km (da 50 a 62 miglia).
'L'obiettivo finale della FCC è fornire un anello acceleratore di protoni superconduttore di 100 chilometri, con un'energia fino a 100 TeV, il che significa un ordine di grandezza più potente dell'LHC', ha affermato Frédérick Bordry, direttore per gli acceleratori e la tecnologia del CERN. “La timeline della FCC prevede di iniziare con una macchina elettrone-positrone, proprio come LEP ha preceduto l'LHC. Ciò consentirebbe a un ricco programma di beneficiare la comunità della fisica delle particelle per tutto il ventunesimo secolo”.
“I collisori di protoni sono stati lo strumento di scelta per generazioni per avventurarsi in una nuova fisica su scala più piccola. Un grande collisore di protoni rappresenterebbe un balzo in avanti in questa esplorazione ed estenderebbe decisamente il programma di fisica oltre i risultati forniti dall'LHC e da un possibile collisore elettrone-positrone». ha affermato il direttore del CERN per la ricerca e l'informatica, Eckhard Elsen.
Una scena del video del CERN, 'Designing the Future Circular Collider'. Il nuovo collisore di particelle sarebbe stato costruito nel bacino di Ginevra, vicino all'LHC. Credito immagine: CERN.
Il nuovo collisore di particelle sarebbe un enorme progetto di ingegneria. Il costo previsto è di 9 miliardi di euro per un tunnel di 100 km. Se tutto andrà secondo i piani, inizierebbe il suo programma di fisica nel 2040, proprio alla fine del LHC . ad alta luminosità . All'inizio, il collisore di particelle funzionerebbe come un collisore elettrone-positrone e servirebbe la comunità dei fisici per 15-20 anni. Quindi, sarebbe stato trasformato in una macchina a protoni superconduttori, utilizzando lo stesso tunnel, alla fine degli anni 2050. Costerebbe altri 15 miliardi di euro.
Una cronologia dei collisori di particelle del CERN. Credito immagine: CERN.
Una volta costruito, il nuovo collisore di particelle diventerà il centro mondiale per la ricerca sulla fisica delle particelle, allo stesso modo dell'LHC. Sarà un motore per l'innovazione in ingegneria, tecnologia, scienza e industria. Formerà anche la prossima generazione di fisici e ricercatori.