В 2012 году швейцарский Большой адронный коллайдер (БАК) помог учёным обнаружить бозон Хиггса. Это открытие произвело революцию в интерпретации исследователями Стандартной модели физики элементарных частиц. Из всех доступных лабораторий и устройств только 27-километровый БАК смог обеспечить необходимую мощность и светимость для такого эксперимента, который заключался в ускорении пучков протонов почти до скорости света и их последующем столкновении. Однако, несмотря на все свои выдающиеся достижения в области физики частиц, БАК по-прежнему недостаточно мощен для будущих экспериментов. Ученые хотят получить больше информации о двух наиболее загадочных составляющих физики - темной материи и темной энергии, но для этого потребуется коллайдер, значительно превосходящий БАК по размерам и мощности.
В этом им поможет Кольцевой коллайдер будущего (FCC). Впервые он был предложен Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН) в 2019 году. FCC будет более чем в три раза больше по размерам БАК-а и протянется на 200 метров под землей. Его гигантские масштабы позволят суперколлайдеру сталкивать частицы с невиданной силой, не подвергая опасности стабильность конструкции и окружающей среде - ну если он вообще будет одобрен и построен.
По новым предварительным оценкам, первоначальные расходы на строительство БКК составят 12 миллиардов фунтов стерлингов (более 15 миллиардов долларов), которые должны будут выделить страны-члены ЦЕРНа. Такую огромную сумму трудно оправдать, даже с учетом потенциально огромных научных результатов. Для сравнения, строительство БАК обошлось в 3,75 миллиарда фунтов стерлингов (4,7 миллиарда долларов).
Иллюстрация, сравнивающая размер БАК (LHC) с предполагаемым размером FCC. Источник: ЦЕРН
Ученые считают, что FCC может стать нашим лучшим устройством для того, чтобы раскрыть тайну темной материи и темной энергии - две загадочные и даже спорные сущности, которые, как считается, составляют 95% Вселенной. Изучение их природы может кардинально повлиять на наши космологические модели и хронологию галактики, а также понимание фундаментальной физики. Запуск FCC также поможет ученым подготовить план преемственности для того случая, когда БАК в конце концов выйдет из строя.
В случае одобрения подземный туннель FCC будет проложен вокруг города Женевы, а также будет проходить через территорию Франции и под Женевским озером. На его территории будут расположены восемь лабораторий, одна во Франции и семь в Швейцарии. Строительство суперколлайдера будет происходить в два этапа. Первый, отвечающий за столкновение электронов в поисках новых частиц Хиггса, позволит начать работы в середине 2040-х годов. Второй будет использовать мощные магниты и тяжелые протоны для поиска «новых» частиц, но эксперименты начнутся не раньше 2070 года.
Согласно обновленной информации от ЦЕРНа за март 2023 года, организация тесно сотрудничает с правительственными органами Франции и Швейцарии, чтобы гарантировать, что строительство FCC не нарушит жизнь местных сообществ и экосистем. Также изучаются способы использования побочных продуктов FCC, таких как избыточное тепло, на благо прилегающих районов.