CERN, Pertubuhan Eropah untuk Penyelidikan Nuklear, ingin membina collider partikel yang akan mengerdilkan Large Hadron Collider (LHC). LHC telah membuat penemuan penting, dan peningkatan yang dirancang untuk memastikannya akan terus menangani masalah fizik ke masa depan. Tetapi akhirnya, tidak cukup untuk membuka rahsia fizik. Akhirnya, kita memerlukan sesuatu yang lebih besar dan lebih hebat.
Masukkan Future Circular Collider (FCC.) FCC akan melebihi LHC yang berkuasa dengan urutan magnitud. Pada 15 Januari, kolaborasi FCC mengeluarkan Laporan Rancangan Konseptual (CDR) yang memberikan pilihan untuk Future Circular Collider CERN.
FCC adalah sebahagian daripada peta jalan CERN untuk masa depan mereka. Pada tahun 2014, CERN mula mempelajari konsep FCC sebagai persediaan untuk menjalani kehidupan setelah LHC. LHC tidak akan ke mana-mana dalam masa terdekat, sebenarnya sedang ditingkatkan sekarang. Tetapi ada had untuk apa yang dapat dilakukannya, dan had seberapa kuatnya. Akhirnya ia memerlukan pengganti.
"FCC akan memberikan perlanggaran elektron-positron, proton-proton dan ion-ion pada tenaga dan intensitas yang belum pernah terjadi sebelumnya ..."
Siaran Akhbar CERN, 15 Januari 2019.
Buat masa ini, laporan ini adalah mengenai strategi dan proses. Menurut siaran pers CERN, Eropah harus "berada dalam posisi untuk mengusulkan proyek akselerator pasca-LHC yang ambisius di CERN pada saat pembaruan Strategi berikutnya". Ini juga mengatakan, "FCC akan memberikan perlanggaran elektron-positron, proton-proton dan ion-ion pada tenaga dan intensitas yang belum pernah terjadi sebelumnya, dengan kemungkinan perlanggaran elektron-proton dan ion elektron."
"Laporan reka bentuk konseptual FCC adalah pencapaian yang luar biasa. Ini menunjukkan potensi luar biasa FCC untuk meningkatkan pengetahuan kita tentang fizik asas dan untuk memajukan banyak teknologi dengan kesan luas pada masyarakat, ”kata Direktur Jenderal CERN Fabiola Gianotti. "Ketika menghadirkan tantangan baru yang menakutkan, FCC akan mendapat banyak manfaat dari kepakaran, kompleks akselerator dan infrastruktur CERN, yang telah dikembangkan selama lebih dari setengah abad."
Pengumuman ini menumpukan pada penemuan Higgs-Boson di LHC. Itu adalah penemuan yang luar biasa, dan yang telah lama diramalkan oleh teori. Tetapi masih banyak yang belum kita ketahui mengenai Higgs-Boson, dan memahaminya akan memerlukan collider partikel yang lebih kuat daripada LHC. Ahli fizik berpendapat bahawa Higgs-Boson dapat membuka pintu baru ke dalam fizik, tetapi untuk membuka pintu itu memerlukan penyekat zarah yang lebih kuat.
Pelindung proton FCC akan menggunakan magnet superkonduktor generasi baru dan akan memberi banyak peluang baru untuk belajar fizik. Ia direka untuk berkinerja dengan tenaga 100 TeV dan lebih tinggi, yang bermaksud memungkinkan untuk mengkaji zarah Higgs berinteraksi antara satu sama lain dengan ketepatan yang sangat tinggi.
Collider partikel baru juga akan menggunakan kekuatannya untuk menyelidiki materi gelap, untuk mencuba dan memahami kelaziman materi berbanding bahan anti, dan cuba menjelaskan massa neutrino.
Ia bahkan dapat menemui zarah besar yang baru, dan memungkinkan penjelajahan menyeluruh mengenai peranan pecahan simetri elektroweak dalam sejarah alam semesta kita. FCC juga akan bertabrakan ion berat, mengekalkan program fizik ion berat yang kaya untuk mengkaji keadaan jirim di alam semesta awal.
Sekiranya dibina, FCC akan berada di tempat yang sama dengan LHC, Geneva Basin. Collider partikel baru akan berdiameter antara 80 hingga 100 km (50 hingga 62 batu).
"Matlamat utama FCC adalah menyediakan cincin pemecut proton superkonduktor sejauh 100 kilometer, dengan tenaga hingga 100 TeV, yang bermaksud urutan magnitud lebih kuat daripada LHC", kata Pengarah CERN untuk Percepatan dan Teknologi, Frédérick Bordry. "Garis masa FCC meramalkan bermula dengan mesin elektron-positron, sama seperti LEP mendahului LHC. Ini akan membolehkan program yang kaya memberi manfaat kepada komuniti fizik zarah sepanjang abad ke-21. "
"Proton colliders telah menjadi alat pilihan selama beberapa generasi untuk menceburkan diri dalam bidang fizik baru pada skala terkecil. Pelindung proton besar akan menunjukkan lompatan ke depan dalam penjelajahan ini dan secara tegas memperluas program fizik melebihi hasil yang diberikan oleh LHC dan kemungkinan collider elektron-positron. " kata Pengarah Penyelidikan dan Pengkomputeran CERN, Eckhard Elsen.
Collider partikel baru akan menjadi projek kejuruteraan besar-besaran. Kos yang diunjurkan berada dalam julat 9 bilion Euro untuk terowong 100km. Sekiranya semuanya berjalan sesuai dengan rencana, ia akan memulakan program fiziknya pada tahun 2040, tepat di hujung High-Luminosity LHC. Pada mulanya, collider partikel akan berfungsi sebagai collider elektron-positron, dan melayani komuniti fizik selama 15 hingga 20 tahun. Kemudian, ia akan berubah menjadi mesin proton superkonduktor, menggunakan terowong yang sama, pada akhir 2050-an. Itu akan menelan belanja 15 bilion Euro tambahan.
Apabila dibina, collider partikel baru akan menjadi pusat penyelidikan fizik partikel, sama seperti yang dilakukan oleh LHC. Ini akan menjadi pemacu inovasi dalam bidang kejuruteraan, teknologi, sains, dan industri. Ia juga akan melatih generasi fizik dan penyelidik seterusnya.
Sumber:
- Siaran Akhbar: Kerjasama antarabangsa menerbitkan reka bentuk konsep untuk collider edaran pasca-LHC di CERN
- CERN: LHC Bercahaya Tinggi
- CERN: Kajian Collider Circular Future
