Европейская лаборатория CERN сделала первые шаги к строительству огромного нового ускорителя частиц, который затмит Большой адронный коллайдер, и надеется увидеть свет в конце туннеля.

Ускоритель частиц Future Circular Collider (FCC) будет более чем в три раза длиннее LHC, который уже является крупнейшим и самым мощным в мире коллайдером частиц, построенным в надежде раскрыть секреты того, как устроена Вселенная.

FCC сформирует новый кольцевой туннель под Францией и Швейцарией, длиной 91 км (56,5 миль) и диаметром около пяти метров (16 футов).

«Цель FCC — раздвинуть границы энергии и интенсивности коллайдеров частиц с целью достижения энергии столкновения 100 тераэлектронвольт в поисках новой физики», — говорится в сообщении CERN.

Туннель должен был пройти под районом Женевы и его одноименным озером в Швейцарии и завернуть на юг возле живописного французского городка Аннеси.

На поверхности будет построено восемь технических и научных площадок, семь из которых во Франции и одна в Женеве, сообщил журналистам на этой неделе инженер ЦЕРН Антуан Майу.

По его словам, после проведения теоретического анализа «мы впервые приступаем к полевым работам» для изучения потенциальных экологических проблем, за которыми последуют сейсмические и геотехнические исследования.

Тайны вселенной

Как только технико-экономические обоснования будут завершены, государства-члены ЦЕРН — 22 европейские страны плюс Израиль — в ближайшие пять-шесть лет примут решение о строительстве FCC.

FCC будет ускорять электроны и позитроны до 2060 года, а затем адроны до 2090 года, поскольку он ищет ответы на многие остающиеся вопросы фундаментальной физики, при этом около 95 процентов массы и энергии Вселенной все еще остаются загадкой.

Большой адронный коллайдер ЦЕРН — 27-километровое кольцо, проходящее примерно в сотне метров под землей — уже начал отбиваться от неизвестного.

Среди прочего, он был использован для доказательства существования бозона Хиггса, получившего название частица Бога, что расширило понимание того, как частицы приобретают массу, и принесло двум ученым, теоретизировавшим его существование, Нобелевскую премию по физике 2013 года.

Но ожидается, что БАК, который начал работать в 2010 году, отработает свой срок примерно к 2040 году.

«Проблема с ускорителями заключается в том, что в какой-то момент, независимо от того, сколько данных вы накопите, вы упираетесь в стену систематических ошибок», — сказал физик CERN Патрик Джано.

«Примерно в 2040–2045 годах мы уберем всю сущность точности, возможную на БАК», — сказал он.

«Придет время перейти к чему-то гораздо более мощному, гораздо более яркому, чтобы лучше видеть контуры физики, которую мы пытаемся изучать».

Открывая двери в будущее

Некоторые исследователи опасаются, что этот огромный проект поглотит средства, которые можно было бы использовать для других, менее абстрактных исследований в области физики.

Но другие настаивают на том, что продвижение вперед фундаментальной физики жизненно важно и для достижений в прикладной физике.

«Преимущества наших исследований чрезвычайно важны», — сказала Малика Меддахи, заместитель директора ЦЕРН по ускорителям и технологиям, приведя в качестве примеров медицинскую визуализацию и борьбу с опухолями.

Жано соглашался: «День, когда была изобретена электронная пушка, был началом ускорителей; мы не знали, что это приведет к появлению телевидения. В тот день, когда была открыта общая теория относительности, мы не знали, что она будет используется для запуска GPS».

Гарри Клифф, физик частиц из британского Кембриджского университета, признал, что FCC был «дорогим комплектом».

Но он отметил, что он будет построен в результате «большого международного сотрудничества стран, работающих вместе в течение очень длительного периода времени».

«Физика элементарных частиц заключается не в открытии новых частиц, а в понимании фундаментальных компонентов природы и законов, которые ими управляют».

Конкурс из Китая

Более 600 институтов и университетов по всему миру используют оборудование ЦЕРН и несут ответственность за финансирование и проведение экспериментов, в которых они принимают участие.

Однако у ЦЕРН есть конкуренты: в 2015 году Китай объявил, что намерен в течение десяти лет начать работу над созданием крупнейшего в мире ускорителя частиц.

Майкл Бенедикт, который возглавляет технико-экономические обоснования FCC, сказал AFP, что CERN имеет более чем 60-летний опыт разработки долгосрочной исследовательской инфраструктуры.

А политическая стабильность в Европе помогла «свести к минимуму риск развития таких долгосрочных проектов», сказал он.

Меддахи также подчеркнул ведущее положение Европы в этой области, но предупредил, что «Китай демонстрирует такие же амбиции».

«Давайте будем бдительными и будем уверены, что мы не находимся на пороге изменения этой иерархии», — сказала она.