Fizicienii discută despre perspectivele unui colocator de 100 TeV • Igor Ivanov • Stiri științifice despre "Elemente" • LHC, CERN, Planuri pentru viitor

Fizicienii discută perspectivele unui colizator de 100 TeV

Localizarea posibilă a tunelului de 80-100 de kilometri pentru noul collider de protoni 100-TeV cu care pot fi asociate perspectivele pe termen lung pentru dezvoltarea CERN. Imagine de la press.web.cern.ch

În ziua de azi, la CERN și la Universitatea din Geneva, s-au organizat două conferințe științifice, dedicate viitoarelor colizoare cu energii foarte mari, de până la 100 TeV. Unul dintre acestea a fost realizat în cadrul unui program recent lansat la CERN pentru a studia aspectele tehnice ale viitoarelor proiecte de coliziune a inelului. O altă conferință care a precedat-o sa axat pe posibilitățile științifice care ar deveni disponibile atunci când energia coliziunilor de protoni a crescut cu aproape un ordin de mărime.

Să prezentăm pe scurt situația care se dezvoltă acum în fizica particulelor, după prima sesiune de trei ani a Coordonatorului mare de azot.

La mijlocul anilor 2000 fizicienii erau foarte optimisti. Mulți dintre ei și-au exprimat speranța că primii ani și chiar luni de muncă LHC vor da noi descoperiri: nașterea și dezintegrarea unor particule noi și fenomene neobișnuite, detectarea supersimetriei sau a unei alte teorii dincolo de modelul standard.Aceste speranțe nu erau nefondate: fenomene noi pe o scară energetică de ordinul 1 TeV ar putea duce la răspunsuri naturale la unele întrebări teoretice.

Dar așteptările curcubeului nu au fost confirmate. Astăzi, numai bosonul Higgs este deschis și toate proprietățile sale măsurate sunt în concordanță cu bosonul Higgs standard. Nici supersimetria, nici alte abateri semnificative de la modelul standard nu au fost găsite încă. Toate acestea nu permit fizicienilor să se apropie de obiectivul principal – de a pătrunde mai profund în înțelegerea structurii materiei.

Desigur, teoreticienii nu rămân inactivi. Scenariile extrem de optimiste ale supersimetriei și ale altor teorii se încheie, dar acest lucru nu închide ideile înseși. Dacă mai devreme accentul principal a fost pus pe fenomenele fizice noi la o scară energetică de aproximativ 1 TeV, acum sunt studiate variante în care abaterile devin vizibile numai la energiile a zeci de TeV. Astfel de teorii sunt aproape indistinguizabile de modelul standard la Large Hadron Collider, dar cu o creștere semnificativă a energiei, ele pot duce la efecte izbitoare. De aceea, în ultimul timp, dorința fizicilor de a crește radical energia coliziunilor a devenit din ce în ce mai evidentă.

După cum sa menționat în unul dintre rapoarte, era garantat descoperirile din fizica elementară a particulelor s-au încheiat. Nu se știe la ce energii și în ce procese va apărea noua fațetă a lumii noastre. Desigur, se poate dovedi că, odată cu creșterea energiei și luminozității, LHC va găsi încă o manifestare a noii fizici, dar cel mai probabil va fi mică. Premiul Nobel poate aduce o astfel de descoperire, dar nu va funcționa în detaliu pentru a studia acest efect. Și dacă vrem cu adevărat să studiem natura și să ne mutăm în zone inaccesibile anterior, după câteva decenii, după ce capacitățile LHC au fost epuizate, fizicienii vor avea nevoie de un nou cedent cu noi capabilități. Acest colizoare trebuie planificat acum, iar pentru aceasta fizicienii trebuie să aibă o idee clară despre ceea ce este capabil fiecărui proiect.

Interesul principal al CERN în ceea ce privește dezvoltarea pe termen lung este acum următorul proiect. Se planifică să se creeze un nou tunel inel de 80-100 km în Franța și Elveția (vezi figura), care va găzdui un nou agitator de protoni cu o energie de 100 TeV. Este de așteptat ca tehnologia de a crea electromagneți să permită în acel moment să crească câmpul magnetic cu cel puțin două ori, ceea ce va face posibilă menținerea pe orbită a unor protoni cu astfel de energii înalte.Desigur, în același timp există dificultăți tehnice asociate cu eliberarea energiei și siguranța instalației, iar grupurile de specialiști vor lucra pe aceste probleme. Implementarea unei astfel de instalații va dura aproximativ 20 de ani. Prin urmare, dacă acest coliziune este planificată să fie lansată după LHC (adică în regiunea 2035-2040), este necesar să lucrăm la ea acum. O variantă este de asemenea studiată în care la început se va instala un accelerator de electroni-positron pe o mică energie, care va fi mai ușor de realizat din punct de vedere tehnic și apoi va fi înlocuită cu un proton de 100 tev.

Ce ar trebui să se ghideze fizicienii la astfel de energii? În primul rând, descoperirea directă a unor noi particule grele, a căror masă poate ajunge la zeci de TeV. În al doilea rând, noi particule de lumină (de exemplu, noi bosoni Higgs) care nu s-au născut la LHC pot apărea în date datorită probabilității reduse a acestui proces. Estimările prezentate la conferință arată că această posibilitate este realizată în multe versiuni curente ale teoriilor.

În al treilea rând, chiar dacă nu sunt descoperite particule noi, avem încă un boson Higgs studiat slab.Dacă ne concentrăm asupra unui collider de protoni cu o putere de 100 TeV, bosoanele Higgs se vor naște acolo cu multe mii pe zi, ceea ce înseamnă că va fi posibil să-l studiem în detaliu. De vreme ce bosonul Higgs va deveni o particulă obișnuită, obiectivul nu va fi doar să îl vezi în date, ci să detectezi un proces neobișnuit cu participarea sa. Acestea pot fi dezintegrații exotice, nașterea mai multor bosoni Higgs, dezintegrări invizibile ale bosonului Higgs, care vor sugera legătura cu particule de materie întunecată etc. Evaluările făcute într-unul din rapoarte dau speranță pentru găsirea de descompuneri neobișnuite cu mai puțin de o probabilitate milioane. Astfel, bosonul Higgs va fi transformat dintr-un scop în sine într-un instrument de studiu al fizicii.

Ultimele două conferințe au fost doar primul pas al programului de cinci ani al CERN de a studia viitoarele coliziuni. Acum, mai multe echipe de specialiști vor începe să studieze îndeaproape un set amplu de posibilități teoretice și experimentale și în aproximativ un an se așteaptă noua lor întâlnire de lucru. În paralel, până în toamna anului 2014, va fi pregătit un proiect amplu pentru noul program european de cercetare pentru următorul cincinal Orizont 2020.În 2018, până la sfârșitul programului, este de așteptat primul raport tehnic cuprinzător al oportunităților studiate. Împreună cu noile date LHC, va permite să se stabilească pașii specifici pentru dezvoltarea tehnică ulterioară a CERN.


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: