Наступний гігант фізики: як CERN планує 91-кілометровий колайдер, що затьмарить Великий адронний

Поки увага світу прикута до телескопів, чорних дір і далеких галактик, у надрах Землі на кордоні Швейцарії та Франції поступово готується один із найамбітніших наукових проєктів за всю історію людства. Європейська організація ядерних досліджень, більш відома як CERN, планує побудувати новий гігантський прискорювач частинок.

91 кілометр проти 27

Йдеться про так званий Майбутній кільцевий колайдер, англійською Future Circular Collider, або скорочено просто FCC. Його головна характеристика справді вражає уяву: довжина кільцевого тунелю становитиме приблизно 91 кілометр, що робить його справжнім колосом навіть за суворими мірками сучасної великої науки.

Щоб краще зрозуміти справжній масштаб цього задуму, достатньо порівняти його з нинішнім флагманом CERN. Сьогодні найпотужнішою установкою є Великий адронний колайдер, довжина кільця якого складає 27 кілометрів. Новий FCC буде більш ніж утричі довшим і має прийти йому на зміну орієнтовно вже у 2040-х роках.

Фабрика бозонів Гіггса

Але навіщо взагалі будувати такого неймовірного гіганта? На першому етапі своєї роботи FCC стане колайдером електронів і позитронів, а його головним завданням буде надзвичайно точне вивчення однієї конкретної та вкрай важливої частинки, відомої всім фізикам як бозон Гіггса.

Саме тому науковці нерідко називають цей майбутній прискорювач справжньою «фабрикою Гіггса». Ідея полягає в тому, щоб виробляти велетенську кількість цих частинок і вивчати їх із безпрецедентною точністю, адже саме бозон Гіггса відіграє ключову роль у поясненні того, звідки взагалі береться маса.

На цьому амбіції проєкту зовсім не закінчуються, адже він задуманий на дуже далеку перспективу. У майбутньому електрон-позитронну машину планують переобладнати на потужніший протон-протонний колайдер, здатний досягати колосальних енергій зіткнень, що сягатимуть аж 100 тераелектронвольтів.

Праця понад тисячі науковців

Такий грандіозний проєкт неможливо створити нашвидкуруч, тому спершу знадобилося ретельне й тривале дослідження його реальної здійсненності. Підсумковий звіт про технічну та фінансову можливість побудови FCC було оприлюднено наприкінці березня, і це стало по-справжньому важливою віхою для всієї галузі.

Над підготовкою цього фундаментального документа працювала справді велика міжнародна команда фахівців. У ній взяли участь понад 1400 науковців та інженерів, які представляли більш ніж 400 різних наукових інститутів з усього світу, що вкотре підкреслює по-справжньому глобальний характер сучасної фізики.

Ціна питання та велике рішення

Проте будь-який проєкт подібного колосального масштабу неминуче впирається у складне питання грошей, і FCC тут аж ніяк не виняток. За наявними оцінками, вартість будівництва лише першого, електрон-позитронного етапу, разом із тунелем та всією необхідною інфраструктурою, становитиме близько 15 мільярдів швейцарських франків.

Ця величезна сума має бути поступово розподілена у часі, а не витрачена одразу. Планується, що фінансування розтягнеться приблизно на 12 років, а сам відлік цього періоду має розпочатися вже на початку 2030-х років, що робить проєкт справою не одного покоління фізиків, а одразу кількох.

Саме через таку захмарну вартість остаточне рішення про будівництво стало предметом гострих і тривалих дискусій. Звіт про здійсненність мали розглянути незалежні експертні органи, а згодом і Рада CERN на спеціальному засіданні, тоді як фінальне рішення «за» чи «проти» очікується орієнтовно близько 2028 року.

Зрештою, історія з FCC — це не просто розповідь про величезний тунель під землею, а радше фундаментальне питання про те, наскільки далеко людство загалом готове зайти у пізнанні найглибших таємниць природи. Відповідь на нього, яку дадуть уже за кілька років, багато в чому визначить майбутнє фізики на десятиліття вперед.