Tα πλάνα του CERN για το μέλλον

Η πολυπλοκότητα της κατασκευής των εγκαταστάσεων στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών (CERN) απαιτεί μακρόχρονο σχεδιασμό. Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) για παράδειγμα, μέσω του οποίου ανακαλύφθηκε πειραματικά το σωματίδιο Χιγκς, χρειάστηκε περισσότερα από 25 χρόνια για να υλοποιηθεί και αναμένεται να λειτουργήσει για περίπου 20 ακόμη χρόνια.

Για την ώρα ο LHC παραμένει κλειστός για αναβαθμίσεις οι οποίες θα του επιτρέψουν μέσα στο 2015 να λειτουργήσει με ενέργειες διπλάσιες από αυτές που είχε φτάσει νωρίτερα, αγγίζοντας τα 14 TeV. Ένα ακόμη πρόγραμμα αναβάθμισης του LHC θα ακολουθήσει αργότερα (θα ολοκληρωθεί γύρω στο 2024), το οποίο θα δεκαπλασιάσει την ανιχνευτική ικανότητα του επιταχυντή.

Ακόμη όμως και αν το μέλλον προμηνύεται ήδη ενδιαφέρον για τον LHC, στο CERΝ ετοιμάζουν τα πλάνα για ένα διάδοχο επιταχυντή με περίμετρο 80-100 χιλιομέτρων (3-4 φορές μεγαλύτερο από τον LHC), o οποίος θα έχει τη δυνατότητα να αγγίξει ενέργειες τις τάξης των 100 TeV.

H αύξηση της ενέργειας ενός επιταχυντή επιτρέπει στους επιστήμονες να ερευνήσουν όλο και πιο βαθιά τα μυστήρια της φύσης, προσομοιώνοντας τις συνθήκες που επικρατούσαν στο Σύμπαν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Για την κατασκευή ενός ισχυρότερου επιταχυντή σωματιδίων θα απαιτηθεί ανάπτυξη νέων μαγνητών

Για το σκοπό αυτό, το CERN έχει σχεδιάσει το πρόγραμμα Future Circular Colliders (FCC), το οποίο για τα επόμενα πέντε χρόνια θα ασχοληθεί με το μέλλον των κυκλικών επιταχυντών. Το FCC ξεκινάει επίσημα τις εργασίες του στις 12-15 Φεβρουαρίου με την πρώτη συνάντηση των ενδιαφερόμενων μερών να λαμβάνει χώρα στο πανεπιστήμιο της Γενεύης.

Παράλληλα με τα σχέδια για έναν υπερεπιταχυντή ενέργειας 100 TeV όμως, στο CERN ερευνούν και το ενδεχόμενο κατασκευής και ενός γραμμικού επιταχυντή (Compact Linear Collider – CLIC), o οποίος αντί για αδρόνια θα επιταχύνει λεπτόνια, δηλαδή ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια, συγκρούοντας τα μεταξύ τους.

Τα λεπτόνια, όντας πολύ ελαφρύτερα από τα αδρόνια, δεν προσφέρονται για επιτάχυνση σε κυκλικούς επιταχυντές διότι ακτινοβολούν ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας που τους προσφέρεται.

Για το λόγο αυτό, η μελέτη συγκρούσεων λεπτονίων χρειάζεται γραμμικούς επιταχυντές με την τεχνική δυσκολία να έγκειται στο γεγονός πως σε ένα περιορισμένο μήκος τα σωματίδια πρέπει να επιταχυνθούν σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός.

Τα σχέδια για τον CLIC αφορούν σε ένα γραμμικό επιταχυντή μήκους 50 χιλιομέτρων, ο οποίος θα λειτουργεί στις ενέργειες των 3 ΤeV. Αν και η ενέργεια αυτή είναι μικρότερη από αυτή που μπορούν να πετύχουν οι κυκλικοί επιταχυντές, το κέρδος με τις συγκρούσεις λεπτονίων είναι πως όλη η ενέργεια από τη σύγκρουση εστιάζεται σε ένα στοιχειώδες σωματίδιο, σε αντίθεση με τα αδρόνια τα οποία είναι σύνθετα σωματίδια και αποτελούνται από τρία κουάρκ.

Με τον τρόπο αυτό οι επιστήμονες εκμεταλλεύονται καλύτερα την ενέργεια της δέσμης, ενώ είναι πιο εύκολη η ανάλυση των δεδομένων.
Το μεγαλύτερο εμπόδιο για τα συγκεκριμένα εγχειρήματα είναι ασφαλώς η χρηματοδότηση, με τους επιστήμονες πάντως να υποστηρίζουν πως τα οφέλη από την έρευνα που γίνεται στο CERN επηρεάζουν πολλούς τομείς της επιστήμης πέραν της φυσικής αλλά και πτυχές της καθημερινότητας (δίκτυα υπολογιστών, ιατρική, βιολογία κτλ).

ΤΟ ΕΙΔΑΜΕ ΕΔΩ