«Майбутній кільцевий колайдер» (Future Circular Collider)

  

  У матеріалах про адронний колайдер немає повідомлень про «погані результати» в сенсі провалу експериментів. Натомість «погані» результати часто пов'язані з побоюваннями, такими як теоретична можливість появи мікроскопічних чорних дір або згустків антиматерії, хоча вчені вважають, що такі сценарії малоймовірні і не становлять небезпеки. З іншого боку, були повідомлення про несподівані відхилення в даних, які могли стати ознакою існування бозона Хіггса, але ці результати вимагали подальшого аналізу, оскільки могли бути пояснені іншими причинами, як це вже траплялося в минулому.

  Розганяють протони, що складаються, зокрема, з нейтронів. Нейтрон має 8,060663∙10⁷ електрино і три єлектрона При зіткненні один з єлектронів(-) об'єднується з деякою кількістю електрино, утворюючи тимчасово з'єднані електростатичною силою з електрино (+) "нові частинки". І таких з'єднань може бути безліч. На сьогодні зареєстровано 200 «нових частинок». Але всі вони короткоживучі ~ 10^-21 секунд. Всі варіанти очікувані. І це наука?

  Європейська організація з ядерних досліджень озвучила плани про будівництво адронного колайдера нового покоління, який буде втричі більшим за нинішній прискорювач заряджених частинок і в сім разів потужнішим. Правда, в науковому співтоваристві цей проект сприйняли скептично.

  У 2008 році на кордоні Франції та Швейцарії Європейська організація з ядерних досліджень (ЦЕРН) запустила найбільшу єдину експериментальну установку в світі — Великий адронний колайдер (ВАК). Це прискорювач заряджених частинок на зустрічних пучках, призначений для розгону протонів і важких іонів, а також вивчення продуктів їх зіткнень. Вчені зіштовхують протони та інші субатомні частинки зі швидкістю, близькою до швидкості світла, щоб відтворити умови, що існували через частки секунди після Великого вибуху.

  Розгін і зіткнення частинок відбуваються всередині 27-кілометрового кільцевого тунелю, який розташований під землею, на глибині 100 метрів.
У 2012 році на Великому адронному колайдері фізики зробили значне відкриття — виявили бозон Гіггса, неподільну частинку, яка відповідає за механізм появи мас у деяких інших елементарних частинок. Її існування 60 років тому передбачив британський фізик Пітер Гіггс (Peter Higgs).

  Разом з іншими вченими Гіггс припустив, що в природі має існувати особливе поле, при взаємодії з яким частинки набувають масу. Пізніше це поле назвали на честь Гіггса, а процес набуття маси — гіггсівським механізмом. Дізнатися, як працює цей процес, можна, тільки вимірявши властивості гіггсівського бозона. Без виявлення бозона вивчити це поле неможливо. Відкриття неподільної частинки і розуміння її властивостей стало найважливішим завданням для багатьох дослідників.
Однак з моменту виявлення бозона фізики, що працюють з Великим адронним колайдером, зайшли в глухий кут. За 14 років досліджень жодних значущих наукових результатів вчені не досягли. Таємниці Всесвіту, для розкриття яких будувалася установка, — природа темної матерії і темної енергії, антигравітація, додаткові виміри — так і залишилися нерозгаданими.

  У 2019 році ЦЕРН задумала будівництво нового прискорювача частинок під назвою «Майбутній кільцевий колайдер» (Future Circular Collider). Установку вартістю 20 мільярдів євро збираються побудувати під землею, на глибині майже 200 метрів, між Предальпами і гірським масивом Юра на кордоні північного заходу Швейцарії і сходу Франції. Новий колайдер буде представляти собою 91-кілометровий кільцевий тунель, всередині якого вчені зможуть зіштовхувати протони із сумарною енергією 100 тераелектронвольт. Сьогодні на Великому адронному колайдері зіштовхують протони з максимальною сумарною енергією 14 тераелектронвольт.
Планується, що за допомогою нового прискорювача фізики зможуть зробити проривні відкриття в області темної матерії і темної енергії, які описані теоретиками, але поки не виявлені експериментально, а також в області нових енергій фізичних явищ, що знаходяться за рамками Стандартної моделі.

  Потужностей Майбутнього кільцевого колайдера вистачить, щоб детально вивчати властивості деяких фундаментальних частинок — носіїв слабкої взаємодії (Z-, W-бозонів), Хіггс-бозонів і поля Хіггса, які неможливо досліджувати на Великому адронному колайдері, і топ-кварків. Вимірюючи перетин народження топ-кварка (як парного, так і поодинокого) та інтенсивність зв'язку топ-кварка з іншими частинками, можна перевіряти передбачення Стандартної моделі та шукати можливі відхилення від них.

  На зустрічі ради ЦЕРН, яка відбулася 2 лютого, на обговорення винесли план будівництва нової установки і бюджет. Якщо план затвердять, організація запросить фінансування у країн-учасниць протягом наступних п'яти років. У ЦЕРНі сподіваються, що прискорювач частинок з'явиться в Європі на початку 2040-х років, після закінчення програми Великого адронного колайдера.

  «У разі схвалення плану новий колайдер стане найпотужнішим «мікроскопом», коли-небудь створеним людиною. З його допомогою можна буде вивчати закони природи на мікрорівні і при найвищих енергіях. Установка допоможе вирішити цілий ряд питань у фундаментальній фізиці і поліпшить наше розуміння Всесвіту», — пояснила Фабіола Джанотті (Fabiola Gianotti), генеральний директор ЦЕРН. Але багато вчених скептично налаштовані до проекту Європейської організації з ядерних досліджень. Наприклад, німецький фізик-теоретик Сабіна Хоссенфельдер (Sabine Hossenfelder) з Франкфуртського інституту перспективних досліджень вважає, що розмови про те, ніби нова установка розкриє таємниці темної матерії і темної енергії, лише «балаканина».

  «Правда в тому, що, швидше за все, така машина буде просто краще вимірювати деякі константи Стандартної моделі — і все. Якщо фінансування проекту все ж схвалять, що ж, безліч розумних людей витратять свій час даремно — на дослідження, які не приведуть до прогресу. Фізиці елементарних частинок час на спокій, настав час визнати, що майбутнє за квантовою фізикою», — розкритикувала плани ЦЕРН щодо будівництва колайдера Хоссенфельдер.

  Щоб зрозуміти скептицизм Хоссенфельдер, нагадаємо: раніше в своєму науково-популярному блозі фізик стверджувала, що темна матерія не може складатися з частинок (а колайдер може відкрити її, тільки якщо вона складена з частинок). Будь-які частинки повинні зазнавати зіткнень, що гальмують одна одну, а зіткнення галактик і їх скупчень у нашому Всесвіті відбуваються так, як ніби ніякого гальмування від зіткнень частинок темної матерії в них не відбувалося. Найбільш ймовірний кандидат у темну матерію дійсно не складається з частинок.
Колишній головний співробітник уряду Великобританії з питань науки сер Девід Кінг (David King) назвав безрозсудністю вкладати такі величезні гроші в теоретичні дослідження, коли світ стоїть перед обличчям кліматичної кризи. На думку Кінга, фінансувати потрібно насамперед дослідження клімату і заходи по боротьбі з глобальним потеплінням.

  Зараз фахівці ЦЕРН проводять дослідження, щоб з'ясувати, чи є можливим будівництво Майбутнього кільцевого колайдера за допомогою сучасних технологій. Свої результати комісія представить у 2025 році, а в 2028-му рада прийме остаточне рішення щодо будівництва наступника БАК.

  Дійсно, зіштовхуючи протони на колосальних швидкостях, колайдер буде імітувати умови, що існували в дуже молодому Всесвіті — приблизно протягом мільярдної частки секунди після Великого вибуху. Завдяки цьому фізики сподіваються вирішити цілу низку давніх проблем — у тому числі й питання про існування прихованих додаткових вимірів, теоретично виведених із Теорії суперструн.
З цією бадягою треба закінчувати, дурні інтереси і жадібність нескінченні.