Cercetătorii de la CERN vor să construiască un nou accelerator de particule, cu misiunea de a descoperi 95% din Universul încă nedescoperit

Cercetătorii de la cel mai mare accelerator de particule din lume, situat în Elveția, au înaintat propuneri pentru construirea unui nou superaccelerator, mult mai mare și mai puternic, scrie BBC.

Scopul este de a descoperi noi particule care ar revoluționa fizica și ar duce la o înțelegere mai completă a modului în care funcționează Universul.

Dacă va fi aprobat, acesta va fi de trei ori mai mare decât actualul aparat gigant.

Însă prețul de 17 miliarde de lire sterline a ridicat unele semne de întrebare, un critic descriind cheltuielile ca fiind „nesăbuite”.

Acești bani – care reprezintă doar costul inițial al construcției – ar proveni de la națiunile membre ale Organizației Europene pentru Cercetare Nucleară (CERN), inclusiv din Marea Britanie, iar unii experți s-au întrebat dacă are sens din punct de vedere economic.

Cea mai mare realizare a Large Hadron Collider (LHC) a fost detectarea unei noi particule numite Bosonul Higgs în 2012. Dar, de atunci, ambiția sa de a depista cele două Sfinte Graaluri ale fizicii – materia întunecată și energia întunecată – s-a dovedit evazivă, iar unii cercetători consideră că există opțiuni mai ieftine.

Noul aparat se numește Future Circular Collider (FCC). Directorul general al Cern, profesorul Fabiola Gianotti, a declarat pentru BBC News că, dacă va fi aprobată, va fi o „mașină frumoasă”.

„Este un instrument care va permite omenirii să facă pași enormi înainte în a răspunde la întrebări din fizica fundamentală cu privire la cunoștințele noastre despre Univers. Iar pentru a face acest lucru avem nevoie de un instrument mai puternic pentru a răspunde la aceste întrebări”, a spus ea.

LHC este format dintr-un tunel circular subteran cu o circumferință de 27 km. Acesta accelerează hadroni atât în sensul acelor de ceasornic, cât și în sens invers acelor de ceasornic, la viteze apropiate de viteza luminii și, în anumite puncte, îi ciocnește între ei mai puternic decât o poate face orice alt accelerator de atomi din lume.

Particulele subatomice rămase în urma coliziunilor, îi ajută pe oamenii de știință să afle din ce sunt făcuți atomii și cum interacționează între ei.

O descoperire revoluționară

Detectarea bosonului lui Higgs de către LHC, în urmă cu peste 10 ani, a fost revoluționară.

Existența unui element constitutiv care dă forma tuturor celorlalte particule din Univers a fost prezisă în 1964 de către fizicianul scoțian Peter Higgs, dar a fost descoperită la LHC abia în 2012. Aceasta a fost ultima piesă din puzzle-ul teoriei actuale a fizicii subatomice, numită Modelul Standard.

Propunerea este ca un accelerator mai mare să fie construit în două etape. Prima va începe să funcționeze la mijlocul anilor 2040 și va ciocni electroni între ei. Se speră că energia crescută va produce un număr mare de particule Higgs pe care oamenii de știință să le studieze în detaliu.

Cea de-a doua etapă va începe în anii 2070 și va necesita magneți mai puternici, atât de avansați încât nu au fost încă inventați. În loc de electroni, în căutarea unor particule complet noi vor fi folosiți protoni mai grei.

FCC va avea o circumferință de aproape trei ori mai mare decât cea a LHC, o lungime de 91 km și o adâncime de două ori mai mare. Trebuie să fie construit la o adâncime mai mare pentru a preveni ca radiațiile mai puternice create de energiile mai mari să ajungă la suprafață.

Atunci de ce este nevoie de un accelerator de hadroni și mai mare?

Pentru că LHC, a cărui construcție a costat 3,75 miliarde de lire sterline și care a început să funcționeze în 2008, nu a reușit încă să găsească particule care să ajute la explicarea a 95% din cosmos.

Oamenii de știință încă mai caută două mari necunoscute – o forță numită energie întunecată, care acționează ca opusul gravitației și care separă obiectele din Univers, cum ar fi galaxiile. Cealaltă este materia întunecată, care nu poate fi detectată, dar a cărei prezență se face simțită prin intermediul gravitației.

„Ne lipsește ceva important”, ne spune profesorul Gianotti.

Ea spune că FCC este necesar deoarece descoperirea acestor particule întunecate ar duce la o nouă teorie mai completă a modului în care funcționează Universul.

În urmă cu mai bine de 20 de ani, mulți cercetători de la CERN au prezis că LHC va găsi aceste particule misterioase. Dar nu a fost așa.

Criticii, cum ar fi Dr. Sabine Hossenfelder de la Institutul de Studii Avansate din Frankfurt, spun că nu există nicio garanție că noul accelerator va avea succes.

”Fizica particulelor este un domeniu de cercetare care este mare și bine finanțat din motive istorice, după ce a crescut din fizica nucleară și trebuie să se reducă la o dimensiune rezonabilă, poate la o zecime din dimensiunea sa actuală”, a spus ea.

Un fost consilier științific principal al guvernului britanic, profesorul Sir David King, a declarat pentru BBC News că, în opinia sa, cheltuirea a 17 miliarde de lire sterline pentru acest proiect ar fi ”nesăbuită”.

”Atunci când lumea se confruntă cu amenințări legate de urgența climatică, nu ar fi mai înțelept să canalizăm aceste fonduri de cercetare către eforturile de a crea un viitor controlabil?”.

Și există, de asemenea, o dezbatere în rândul fizicienilor de particule înșiși cu privire la faptul dacă un accelerator circular gigant este cea mai bună opțiune.

Profesorul Aidan Robson, de la Universitatea din Glasgow, a declarat pentru BBC News că un accelerator construit în linie dreaptă ar fi mai ieftin.

„Există trei avantaje principale. În primul rând, o mașină liniară ar putea fi realizată etapă cu etapă. În al doilea rând, profilul costurilor ar fi destul de diferit – astfel încât etapa inițială ar costa mai puțin, iar în al treilea rând, tunelul este mai scurt și s-ar putea face mai repede”, a spus el.

Dar FCC este opțiunea preferată de CERN, care este în curs de a evalua reacția la propunerea sa din partea celor 70 de țări membre, care vor trebui să plătească pentru noua mașină.