Будущий кольцевой коллайдер (Future Circular Collider, FCC) — это проект нового ускорителя частиц длиной 91 км, который, как ожидается, придёт на смену Большому адронному коллайдеру ЦЕРНа в 2040-х годах.
ЦЕРН (CERN, европейская организация по ядерным исследованиям) находится на переднем крае фундаментальных научных исследований. В 2012 году на действующем Большом адронном коллайдере (БАК, Large Hadron Collider, LHC) было получено экспериментальное подтверждение существования бозона Хиггса — частицы, играющей ключевую роль в механизме наделения массой фундаментальных частиц во Вселенной.
Опираясь на достижения БАК, исследователи ЦЕРН завершили всестороннее технико-экономическое обоснование (ТЭО) для нового и планируемого Будущего кольцевого коллайдера (FCC), окружность которого составит около 91 км.
FCC — это преемник БАК, призванный расширить горизонты исследований в области фундаментальной физики за пределы возможностей нынешнего флагманского инструмента ЦЕРН.
Отчёт, опубликованный 31 марта 2025 года, содержит экспертные заключения инженеров и физиков со всего мира по различным аспектам, связанным с потенциальной реализацией проекта FCC.
Читайте: Открытие на Большом адронном коллайдере – Они заполнят пробелы квантовой теории
Достижения Большого адронного коллайдера (БАК)
БАК, результат сотрудничества более 100 стран, строился в течение десяти лет, с 1998 по 2008 год.
Это кольцевой ускоритель частиц длиной 27 км, расположенный на глубине до 175 м под землёй на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. БАК был создан для того, чтобы помочь физикам исследовать как общепризнанные, так и ещё не открытые явления в физике элементарных частиц.
Главным достижением за время работы стало открытие бозона Хиггса в 2012 году, основанное на данных столкновений частиц, проводившихся с 2010 по 2012 год.
Являясь в первую очередь протон-протонным коллайдером, БАК ускоряет два пучка протонов (высокоэнергетических положительно заряженных частиц, входящих в состав атомных ядер) в противоположных направлениях и сталкивает их в четырёх точках 27-км туннеля, где расположены основные детекторы и проводятся эксперименты.
С 2012 года БАК прошёл несколько этапов модернизации, что позволило повысить его производительность и достичь суммарной энергии столкновений свыше 13 ТэВ (тераэлектронвольт – единица энергии, равная триллиону электронвольт).
Однако, по прогнозам ЦЕРН, БАК завершит свою научную программу к 2040-м годам, что обуславливает необходимость создания коллайдера следующего поколения — FCC.
Обзор проекта коллайдера FCC
Как уже упоминалось, предполагаемая длина окружности FCC составит 91 км, что более чем в три раза превышает размеры БАК.
Кольцевой подземный туннель будет располагаться на глубине около 200 м под территорией Швейцарии и Франции. ЦЕРН планирует реализовать проект FCC в два основных этапа:
- Первый этап (FCC-ee): Создание электрон-позитронного коллайдера. На установке будут сталкиваться электроны (отрицательно заряженные элементарные частицы) и позитроны (их античастицы, имеющие положительный заряд). Этот этап, рассчитанный примерно на 15 лет, будет сфокусирован на проведении высокоточных измерений свойств известных частиц, что может выявить тонкие отклонения от предсказаний Стандартной модели — общепринятой теории, описывающей фундаментальные частицы и их взаимодействия.
- Второй этап (FCC-hh): Создание протон-протонного коллайдера. На этом этапе будет использоваться тот же 91-км туннель, но со значительно более мощным оборудованием (сверхпроводящими магнитами нового поколения). Столкновения протонов будут происходить при беспрецедентных энергиях до 100 ТэВ, что почти в 8-раз превышает максимальную энергию БАК.
Ожидается, что столь высокие энергии позволят рождать новые, более тяжёлые частицы, недоступные для БАК.
Это также откроет возможности для изучения природы тёмной материи и исследования физических законов при энергетических масштабах, ранее недостижимых в лабораторных условиях.
Планируемая продолжительность работы FCC-hh составляет около 25 лет. Начало строительства туннеля для FCC ожидается в 2030-х годах, после окончательного утверждения проекта странами-членами ЦЕРН и международными партнёрами.
Стимулирование инноваций
Согласно отчёту о ТЭО, проект FCC является технически и финансово реализуемым.
Ориентировочная стоимость строительства инфраструктуры и первого этапа (FCC-ee) оценивается примерно в 15 млрд швейцарских франков (около 17 млрд долларов США). Предполагается, что эти расходы будут распределены на 12 лет начиная с начала 2030-х годов.
Прогнозируется, что проект FCC окажет значительное положительное влияние на экономику, создав рабочие места общим объёмом более 800 000 человек-лет (эквивалент обеспечения полной занятостью 800 000 человек в течение одного года).
Помимо фундаментального вклада в физику частиц, ускорители такого масштаба традиционно стимулируют технологические инновации в смежных областях, включая медицину (например, в лучевой терапии и диагностике) и энергетику (в разработке новых материалов и технологий управления энергией).
FCC имеет потенциал стать ведущим мировым центром исследований во многих научных и технологических областях на протяжении всего XXI века.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU