Κινεζικά, ευρωπαϊκά και ιαπωνικά σχέδια για τον «διάδοχο» του LHC του CERN

Αν και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο CERN θα συνεχίσει να βρίσκεται σε λειτουργία μέχρι το 2018, όταν έχει προγραμματισθεί η επόμενη διακοπή του, ήδη καταστρώνονται πλάνα για τα πειράματα που θα τον διαδεχθούν, με ακόμη ισχυρότερες συγκρούσεις δεσμών σωματιδίων, ή συγκρούσεις σωματιδίων άλλων ειδών, από αυτές που γίνονται στη διάταξη στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών στη Γενεύη.
Τα σχέδια προέρχονται από την Ιαπωνία, την Κίνα και το ίδιο το CERN, με επιστήμονες από τις δύο χώρες να έχουν ήδη καταθέσει δημόσια τις προτάσεις τους για έναν «διάδοχο» του επιταχυντή του CERN. Ωστόσο, η «επόμενη ημέρα» για τη φυσική πιθανώς να έρθει από τον ίδιο τον LHC, στην περίπτωση που αναβαθμισθεί μετά το 2035.
Η πρόταση των Ιαπώνων επιστημόνων αφορά τον Διεθνή Γραμμικό Επιταχυντή (ILC), που θα διαθέτει μία ευθύγραμμη σήραγγα 31 χιλιομέτρων, μέσα στην οποία θα συγκρούονται ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια. Σύμφωνα με τους φυσικούς, με αυτό τον τρόπο θα μπορεί να μελετηθεί πιο διεξοδικά το σωματίδιο του Higgs, δηλαδή το μποζόνιο που προσδίδει μάζα στους «δομικούς λίθους» της ύλης και το οποίο ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά το 2012 στον LHC.

Η έρευνα του σωματιδίου του Higgs και του άνω κουάρκ, ενός άλλου στοιχειώδους σωματιδίου, επαρκούν για να δικαιολογήσουν την κατασκευή του ILC, κόστους περίπου 10 δισ. δολαρίων, σύμφωνα με τους υποστηρικτές του. Κι αυτό γιατί οποιαδήποτε απόκλιση από την αναμενόμενη «συμπεριφορά» τους θα ανοίξει τον δρόμο για νέες φυσικές θεωρίες.
Ωστόσο, η επιτροπή εμπειρογνωμόνων του ιαπωνικού υπουργείου Παιδείας, Επιστήμης και Τεχνολογίας, το οποίο θα αναλάβει το μεγαλύτερο μέρος της χρηματοδότηση του έργου, έκρινε φέτος πως η όποια απόφαση θα πρέπει να ληφθεί μετά το 2018, όταν θα ολοκληρωθεί η τρέχουσα φάση λειτουργίας του LHC.
Μία κίνηση που δείχνει πως η μελέτη του Higgs και του άνω κουάρκ δεν θεωρούνται αρκετές, όπως επίσης και ότι η τύχη του επιταχυντή θα εξαρτηθεί σε σημαντικό βαθμό από το κατά πόσο θα προκύψουν στο μεταξύ νέα αποτελέσματα από τον επιταχυντή του CERN, τα οποία να υπόσχονται σημαντικές ανακαλύψεις σε μεγαλύτερες ενέργειας.
Αντίθετα από τον ιαπωνικό ILC, η κινεζική πρόταση αναφέρεται σε μία κυκλική διάταξη, περιμέτρου από 50 έως 100 χιλιόμετρα. Στο εσωτερικό της θα συγκρούονται συγκρούσεις ηλεκτρονίων - πρωτονίων, σε ενέργειες μικρότερες από αυτές του επιταχυντή της χώρας του Ανατέλλοντος Ηλίου. Ωστόσο, για την κατασκευή της θα χρειασθεί η δημιουργία μίας σήραγγας όπου θα συγκρούονται πρωτόνια με πρωτόνια, σε ενέργειες πολύ υψηλότερες από ό,τι στον LCH.

Πρωταρχικός στόχος του επιταχυντή θα είναι η μελέτη του  σωματιδίου Higgs , ενώ το Ινστιτούτο Φυσικής Υψηλών Ενεργειών στο Πεκίνο, το οποίο προτείνει την κατασκευή του, έλαβε ήδη από το κινεζικό κράτος 5 εκατομμύρια δολάρια για την έρευνα και την ανάπτυξη του πρότζεκτ. Ωστόσο, η επιδίωξη θα είναι ένα μέρος της κατασκευής του να καλυφθεί από διεθνή χρηματοδότηση.
Παράλληλα, ούτε από τη μεριά του CERN έχουν λείψει τα σχέδια για έναν «διάδοχο» ου LHC, ο οποίος θα διαθέτει μία σήραγγα 100 χιλιομέτρων, για τη σύγκρουση πρωτονίων με 7πλάσια ταχύτητα από τον σημερινό επιταχυντή. Την ίδια στιγμή, όμως, η διοίκηση του Κέντρου στη Γενεύη φαίνεται πως εξετάζει το ενδεχόμενο ενεργειακής αναβάθμισης της υπάρχουσας διάταξης.
Έτσι, όπως ανέφερε σε πρόσφατο συνέδριο η Φαμπιόλα Τζιανότι, γενική διευθύντρια του CERN, αυτή η αναβάθμιση θα μπορούσε να γίνει περίπου το 2035, εγκαθιστώντας μία νέα «γενιά» υπεραγώγιμων επιταχυντών στη σήραγγα. Με αυτό τον τρόπο, η ενέργεια των συγκρούσεων δεν θα αυξανόταν θεαματικά, στα 20 TeV από τα 14 TeV που είναι σήμερα, όπως δήλωσε η ίδια.
Ωστόσο, το μεγάλο πλεονέκτημα της πρότασης είναι το σχετικά μικρό κόστος της, το οποίο δεν θα υπερβαίνει τα 5 δισ. δολάρια. Ένα ποσό που θα μπορούσε να καλυφθεί από τον τακτικό προϋπολογισμό του Κέντρου.

Πηγή: Ναυτεμπορική

http://www.nature.com/news/china-japan-cern-who-will-host-the-next-lhc-1.20453