В търсене на 95% от Вселената: Създават нова супермашина

И зследователите от най-големия ускорител на частици в света в Швейцария са представили предложения за нов, много по-голям суперколайдер. Целта е да се открият нови частици, които да предизвикат революция във физиката и да доведат до по-пълно разбиране на функционирането на Вселената.

Ако бъде одобрен, той ще бъде три пъти по-голям от сегашната гигантска машина.

10 чудеса на Вселената - научете кои са те в нашето видео

Но цената му от 17 млрд. паунда повдигна някои въпроси, като един критик определи разходите като "безразсъдни".

Тези пари, които са само първоначалните разходи за изграждане, ще дойдат от страните членки на Европейската организация за ядрени изследвания (Cern), включително Обединеното кралство, и някои експерти поставиха под въпрос дали това има икономически смисъл.

Най-голямото постижение на Големия адронен колайдер (LHC) беше откриването през 2012 г. на нова частица, наречена Хигс бозон. Но оттогава амбицията му да открие двата свещени граала на физиката - тъмната материя и тъмната енергия - се оказа непостижима и някои изследователи смятат, че има по-евтини варианти.

Новата машина се нарича Future Circular Collider (FCC). Генералният директор на Церн, проф. Фабиола Джаноти, заяви пред BBC News, че ако бъде одобрена, това ще бъде "прекрасна машина".

"Това е инструмент, който ще позволи на човечеството да направи огромни крачки напред в отговорите на въпроси от фундаменталната физика, свързани с познанията ни за Вселената. А за да направим това, се нуждаем от по-мощен инструмент, който да отговори на тези въпроси", каза тя.

Палаб Гош и Кейт Стивънс влизат в най-големия ускорител на частици в света, за да разберат защо учените искат още по-голям.

LHC се състои от подземен кръгъл тунел с обиколка 27 км. Той ускорява вътрешността на атомите (адроните) както по посока на часовниковата стрелка, така и обратно на нея до скорости, близки до скоростта на светлината, и в определени моменти ги разбива по-силно, отколкото може да направи всяка друга машина за разбиване на атоми в света.

По-малките субатомни частици, останали от сблъсъците, помагат на учените да разберат от какво са изградени атомите и как взаимодействат помежду си.

Надграждане върху революционно откритие

Откриването на частицата Хигс бозон в суперколайдера преди повече от 10 години беше революционно.

Съществуването на градивен елемент, който дава формата на всички други частици във Вселената, е предсказано през 1964 г. от британския физик Питър Хигс, но е открито в LHC едва през 2012 г. Това беше последното парче от пъзела на настоящата теория на субатомната физика, наречена Стандартен модел.

Предложението е по-големият FCC да бъде изграден на два етапа. Първият ще започне да функционира в средата на 40-те години на ХХ век и ще сблъсква електрони заедно. Надяваме се, че увеличената енергия ще доведе до образуването на голям брой частици на Хигс, които учените ще могат да изследват в детайли.

CERN's Big Dreams: Unraveling the Universe with the Future Circular Collider (FCC)https://t.co/ieC6S6GUeJ pic.twitter.com/hA99ae4Vot

— Unlikely Buddha (@Unlikely_Buddha) February 5, 2024

Вторият етап ще започне през 2070 г. и ще изисква по-мощни магнити, толкова усъвършенствани, че все още не са изобретени. Вместо електрони в търсенето на съвсем нови частици ще се използват по-тежки протони.

FCC ще бъде почти три пъти по-голям от обиколката на LHC, ще има огромна дължина от 91 км и ще бъде два пъти по-дълбок. Той трябва да е по-дълбок, за да не достигне до повърхността по-силното лъчение, създавано от по-високите енергии.

Графика, показваща местоположението на двата колайдера и относителния им размер и дълбочина, като LHC е с дълбочина 80 м и дължина около 27 км, а FCC - с дълбочина 200 м и дължина 90 км.

Защо им е нужен още по-голям адронен колайдер?

Защото LHC, чието построяване струва 3,75 млрд. паунда и който започна да работи през 2008 г., все още не е успял да открие частици, които ще помогнат да се обяснят 95 % от космоса.

Учените все още търсят две големи неизвестни - сила, наречена тъмна енергия, която действа като противоположност на гравитацията и разединява обекти във Вселената, като например галактики. Другата е тъмната материя, която не може да бъде открита, но присъствието ѝ се усеща чрез гравитацията.

"Липсва ни нещо голямо", казва професор Джаноти.

Тя казва, че FCC е необходима, защото откриването на тези тъмни частици би довело до нова по-пълна теория за функционирането на Вселената.

Преди повече от 20 години много изследователи от Церн прогнозираха, че LHC ще открие тези мистериозни частици. Това не се случи.

Критиците, като д-р Сабине Хосенфелдер от Франкфуртския институт за напреднали изследвания, казват, че няма гаранция, че новият колайдер ще успее.

$17 Billion is a small price to pay to find out what 95% of the known universe is made of.

It's a fraction of what's spent on wars in the world each year.@CERN should fund the Future Circular Collider.#DarkMatter #DarkEnergy #Physics #REALITY https://t.co/UYVQTDJOkY

— Dr. D (@Dhammikax) February 5, 2024

"Физиката на елементарните частици е голяма и добре финансирана изследователска област по исторически причини, тъй като е израснала от ядрената физика и трябва да се свие до разумни размери, може би една десета от сегашния си размер", каза тя.

Бившият главен научен съветник на британското правителство, проф. сър Дейвид Кинг, заяви пред BBC News, че според него изразходването на 17 млрд. паунда за проекта би било "безразсъдно".

''Когато светът е изправен пред заплахите от извънредната ситуация, свързана с климата, няма ли да е по-разумно тези средства за научни изследвания да се насочат към усилията за създаване на управляемо бъдеще?

А сред самите физици на елементарните частици също се води дебат дали гигантският кръгов колайдер е най-добрият вариант.

Професор Ейдън Робсън от Университета в Глазгоу заяви пред BBC News, че колайдер, построен по права линия, би бил по-евтин.

"Има три основни предимства. На първо място, една линейна машина може да бъде направена етап по етап. Второ, профилът на разходите би бил доста различен - така че първоначалният етап би струвал по-малко, и трето, тунелът е по-къс и бихте могли да го направите по-бързо", каза той.

Но FCC е предпочитаният вариант на Церн и той е в процес на проучване на реакцията на предложението си от 70-те страни членки, които ще трябва да платят за новата машина.