Fizycy projektują kolejny akcelerator

Fizycy wysokich energii będą mieć w tym roku powód do świętowania - w ośrodku CERN pod Genewą uruchomiony zostanie najpotężniejszy akcelerator świata, LHC. Tymczasem na odbywającej się w Pekinie konferencji Międzynarodowy Komitet ds. Przyszłych Akceleratorów opublikował raport na temat konstrukcji i kosztów kolejnego akceleratora - ILC.

LHC i ILC stanowią kolejną generację akceleratorów, dzięki którym możliwe będzie zbadanie fizyki teraskali (przy energiach zderzeń rzędu biliona elektronowoltów). Różnią się one jednak znacznie zasadą funkcjonowania: pierwszy jest akceleratorem kołowym, który w pętli o średnicy 27 km będzie rozpędzać i zderzać ze sobą protony. Według projektu ILC będzie natomiast akceleratorem liniowym o długości 31 km (przy możliwym przedłużeniu do 50 km), w którym zderzać się będą elektrony i ich antycząstki - pozytony.

Chociaż LHC osiągnie większą energię zderzeń, ILC umożliwi bardziej precyzyjne badanie wysokoenergetycznych zjawisk. Czego więc spodziewają się fizycy?

Obowiązującą obecnie teorią opisującą cząstki elementarne, z których składa się cała materia, jest tzw. Model Standardowy. Chociaż teoria ta została przetestowana z bezprecedensową dokładnością, wciąż nie udało się odkryć brakującego elementu układanki - bozonu Higgsa. Eksperymenty, dokonane przy pomocy dotychczas zbudowanych akceleratorów, umożliwiły oszacowanie przedziału masy cząstki Higgsa, jednak narzędzia którymi dysponowali fizycy nie były wystarczająco potężne, by stwierdzić jego istnienie. Zmienią to dopiero LHC i ILC.

Nowe akceleratory zdobędą być może także dowody na istnienie dodatkowych wymiarów przestrzennych (tzw. 'dużych' wymiarów, choć nieprzekraczających 0.045 mm), zidentyfikują cząstki stanowiące 'ciemną materię', która stanowi 24% masy wszechświata, oraz zweryfikują hipotezę supersymetrii.

Zgodnie z opublikowanym wczoraj raportem, szacunkowe koszty budowy urządzenia wynoszą około 10 miliardów dolarów, a konstrukcja pochłonie w sumie 13 tysięcy osobolat pracy. Jego lokalizacja nie została jeszcze ustalona, choć wśród rozważanych propozycji jest Japonia, Szwajcaria (CERN koło Genewy), Niemcy (DESY koło Hamburga), Rosja (Dubna) oraz USA (Fermilab koło Chicago). Akcelerator zostanie ukończony gdzieś w drugiej dekadzie XX wieku (najwcześniej w roku 2017).

[Schemat konstrukcyjny ILC]

[Symulacja wykrycia cząstki Higgsa w jednym z detektorów ILC]