Štúdia k uskutočniteľnosti projektu bude slúžiť ako príspevok k Európskej stratégii pre časticovú fyziku na rok 2020. Posúdi ju Rada CERN-u.
Umelecké zobrazenie tunela pre FCC-hh (protón-protónový urýchľovač). Zdroj: CERN/PIXELRISE
Po niekoľkých rokoch práce CERN a medzinárodní partneri dokončili štúdiu uskutočniteľnosti možného budúceho kruhového urýchľovača (FCC). Správa, ktorá odráža odborné znalosti tisícov fyzikov a inžinierov z celého sveta, predstavuje prehľad rôznych aspektov súvisiacich s potenciálnou realizáciou takéhoto projektu.
FCC je navrhovaný urýchľovač častíc s obvodom približne 91 kilometrov, ktorý by v štyridsiatych rokoch 21. storočia mohol nahradiť súčasnú vlajkovú loď CERN-u: Veľký hadrónový urýchľovač (LHC) s obvodom 27 kilometrov.
Jeho vedecká motivácia vyplýva z objavu Higgsovho bozónu v roku 2012 a z kľúčových nevyriešených otázok vo fundamentálnej fyzike.
Higgsov bozón
Higgsov bozón je najjednoduchšia, ale zároveň najzáhadnejšia doteraz objavená častica s vlastnosťami, ktoré majú ďalekosiahle dôsledky pre našu existenciu. Súvisí s mechanizmom, ktorý umožnil elementárnym časticiam, ako sú elektróny, získať hmotnosť zlomok nanosekundy po veľkom tresku, čo umožnilo vznik atómov a ďalších štruktúr. Môže tiež súvisieť s osudom vesmíru a je potenciálne spojená s mnohými nevyriešenými záhadami modernej fyziky.
Štúdia vytýčila dve etapy
Ako sa uvádza v štúdii uskutočniteľnosti, výskumný program FCC predpokladá dve možné etapy:
- elektrónovo-pozitrónový urýchľovač slúžiaci ako továreň na Higgsov bozón, elektroslabý sektor a na top kvark, ktorý by pracoval pri rôznych energiách,
- po ňom bude v neskoršej fáze nasledovať protón-protónový urýchľovač pracujúci pri bezprecedentnej energii zrážok približne 100 TeV.
Doplnkové fyzikálne programy pre každú etapu zodpovedajú najvyšším prioritám vyjadreným v aktualizácii Európskej stratégie pre časticovú fyziku na rok 2020.
Financované z rozpočtu CERN-u
V správe sa uvádza prehľad rôznych aspektov súvisiacich s potenciálnou realizáciou takéhoto projektu. Patria sem fyzikálne ciele, geológia, stavebné inžinierstvo, technická infraštruktúra, územný a environmentálny rozmer, potreby výskumu a vývoja pre urýchľovače a detektory, sociálno-ekonomické prínosy a náklady.
Odhadované náklady na výstavbu elektrónovo-pozitrónovej etapy FCC vrátane tunela a celej infraštruktúry sú 15 miliárd švajčiarskych frankov.
Táto investícia, ktorá by sa rozložila na obdobie približne 12 rokov počnúc začiatkom roka 2030, zahŕňa stavebné práce, technickú infraštruktúru, urýchľovače elektrónov a pozitrónov a štyri detektory.
Podobne ako v prípade výstavby urýchľovača LHC aj v tomto prípade by väčšia časť finančných prostriedkov pochádzala z bežného ročného rozpočtu CERN-u.
Príklad udržateľnej výskumnej infraštruktúry
CERN sa zaviazal, že každý nový projekt v CERN-e bude príkladom udržateľnej výskumnej infraštruktúry, ktorá integruje zásady ekologického dizajnu do každej fázy projektu od návrhu až po výstavbu, prevádzku a demontáž.
Správa podrobne opisuje koncepcie a spôsoby, ako udržať nízku environmentálnu stopu FCC a zároveň podporiť nové technológie pre spoločnosť a rozvíjať územné synergie, ako je napríklad opätovné využívanie energie.
Hlavná časť štúdie uskutočniteľnosti FCC sa týka rozmiestnenia a umiestnenia prstenca urýchľovača a súvisiacej infraštruktúry, ktoré boli dôkladne preskúmané s cieľom maximalizovať vedecký prínos a zároveň zohľadniť územný súlad, environmentálne a stavebné obmedzenia a náklady. Po vypracovaní a analýze nie menej ako sto scenárov má uprednostňovaná možnosť obvod 90,7 kilometra v priemernej hĺbke 200 metrov s ôsmimi povrchovými miestami a so štyrmi experimentmi.
Rozhodne sa v roku 2028
Počas celého procesu štúdie uskutočniteľnosti sprevádzali CERN jeho dva hostiteľské štáty, Francúzsko a Švajčiarsko, ktoré spolupracovali so subjektmi na miestnej, regionálnej a národnej úrovni.
V súlade s príslušnými postupmi hostiteľských štátov sa pripravujú procesy zapojenia verejnosti s cieľom zabezpečiť konštruktívny dialóg so zainteresovanými miestnymi komunitami.
Správu, z ktorej nevyplývajú žiadne záväzky členských a pridružených členských štátov CERN-u vybudovať FCC, preskúmajú rôzne nezávislé odborné orgány a následne ju na osobitnom zasadnutí v novembri 2025 preskúma Rada CERN-u. Rada môže okolo roku 2028 prijať rozhodnutie o tom, či sa bude v projekte FCC pokračovať, alebo nie.
Význam urýchľovačov častíc
Urýchľovače častíc zohrávajú vo fyzikálnom výskume jedinečnú úlohu. Umožňujú vývoj bezprecedentných technológií v mnohých oblastiach dôležitých pre spoločnosť od supravodivých materiálov pre lekárske aplikácie, výskum jadrovej syntézy a prenos elektrickej energie až po pokročilé urýchľovače a detektory pre lekárske a mnohé ďalšie aplikácie.
Vedecké pokusy – urýchľovanie častíc. Zdroj: Youtube CVTI SR
Štúdia uskutočniteľnosti FCC sa začala vypracúvať na základe odporúčaní aktualizácie Európskej stratégie pre časticovú fyziku na rok 2020 a bude slúžiť ako vstupný materiál pre prebiehajúcu aktualizáciu stratégie spolu s alternatívnymi projektmi navrhovanými vedeckou komunitou.
Zdroj: TS Svet častíc
(zh)
