[ad_1]
قم بالتسجيل للحصول على بريدنا الإلكتروني المجاني لتلقي تحليل حصري على هذا الأسبوع
كان مصادم هادرون الكبير مسؤولاً عن التقدم المذهل في الفيزياء: اكتشاف البوسون Higgs بعيد المنال ، بالإضافة إلى جزيئات غريبة جديدة ، وتلميحات محتملة للقوى الجديدة للطبيعة ، وأكثر من ذلك.
يقع في المنظمة الأوروبية للبحوث النووية (CERN) على حدود فرنسا وسويسرا ، ومن المتوقع أن تعمل LHC لمدة 15 عامًا أخرى. ومع ذلك ، يخطط الفيزيائيون بالفعل ما سيأتي بعد ذلك.
واحدة من أكثر المقترحات المفضلة للخطوة التالية لـ CERN هي مشروع Circular Collider (FCC) الذي استمر 70 عامًا. أكثر من ثلاثة أضعاف حجم LHC ، تعد هذه الآلة المقترحة الهائلة بحل بعض أسرار الكون – ولا شك في أن بعض الأسرار الجديدة.
ماذا سيفعل المصادم الدائري في المستقبل؟
تعد LHC ، التي تشغل نفقًا دائريًا 27 كيلومترًا في محيط ، أكبر آلة في العالم. سيتم إيواء لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) في نفق أكبر بكثير 91 كم في حوض جنيف بين جبال جورا وجبال الألب.
ستكون المرحلة الأولى من لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) هي بناء وتشغيل المصادم للإلكترونات (الجسيمات الخفيفة التي تشكل القشرة الخارجية للذرات) والوسوطيات (صور المرآة المضادة للإلكترونات). سيسمح هذا المصادم بقياسات أكثر دقة لبوسون هيغز.
فتح الصورة في المعرض
سيشغل المصادم الدائري المستقبلي المخطط طوله 91 كيلومترًا ، وهو يتقزم مؤلفًا كبيرًا من مصادم هادرون الكبير (CERN) البالغ 27 كيلومتراً
ستكون المرحلة الثانية مصادمًا للبروتونات (جزيئات أثقل موجودة في نوى الذرات). يصطدم LHC بالفعل البروتونات ، لكن المصادم الجديد سيقوم بتسريع البروتونات إلى أكثر من سبعة أضعاف الطاقة.
تتيح هذه الزيادة في طاقة الاصطدام اكتشاف الجزيئات التي لم تنتجها الإنسانية من قبل. كما أنه يجلب تحديات تقنية ، مثل تطوير المغناطيسات الفائقة الصلابة.
المجهول المعروف
كانت النتيجة البارزة في LHC هي اكتشاف Boson Higgs ، والتي تتيح لنا أن تشرح سبب كتلة الجسيمات في الكون: فهي تتفاعل مع ما يسمى حقل هيغز الذي يتخلل كل المساحة.
كان هذا انتصارًا رائعًا لما نسميه النموذج القياسي. هذه هي النظرية التي تشرح أفضل ما في معرفتنا الحالية ، جميع الجسيمات الأساسية في الكون وتفاعلاتها.
ومع ذلك ، فإن النموذج القياسي له نقاط ضعف كبيرة ، ويترك بعض الأسئلة الحاسمة دون إجابة.
يعد FCC بالإجابة على بعض هذه الأسئلة.
فتح الصورة في المعرض
قد يلقي التصادم بين جزيئات الطاقة العالية الضوء على العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها عن الفيزياء (CERN)
على سبيل المثال ، نعلم أن حقل هيغز يمكن أن يفسر كتلة الجسيمات الثقيلة. ومع ذلك ، من الممكن أن توفر آلية مختلفة تمامًا الكتلة إلى جزيئات أخف وزنا.
نريد أيضًا أن نعرف ما إذا كان حقل هيغز يعطي الكتلة لبوسون هيغز نفسه. للإجابة على أسئلة Higgs هذه ، سنحتاج إلى الطاقات العليا التي ستوفرها لجنة الاتصالات الفيدرالية.
سوف تتيح لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) أيضًا إلقاء نظرة فاحصة على تفاعلات الكواركات الثقيلة جدًا. (الكواركات هي أصغر مكونات من البروتونات وبعض الجزيئات الأخرى.) نأمل أن يلقي هذا الضوء على مسألة سبب احتواء الكون على أكثر من ذلك بكثير من المضادات.
وستساعدنا لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) على البحث عن جزيئات جديدة قد تكون مسألة مظلمة ، وهي مادة غامضة يبدو أنها تنتشر في الكون.
بالطبع ، ليس هناك ما يضمن أن FCC ستقدم الإجابات على هذه الأسئلة. هذه هي طبيعة الأبحاث التي يحركها الفضول. أنت تعرف الرحلة ، ولكن ليس الوجهة.
المتصورين المتنافسين
FCC ليس مشروع فيزياء الجسيمات الرئيسية الوحيد قيد النظر.
آخر هو آلة مقترحة 20 كيلومترًا تسمى The International Linear Collider ، والتي من المحتمل أن يتم بناؤها في اليابان.
لدى الولايات المتحدة العديد من المشاريع أثناء التنقل ، وخاصة الكشف عن أنواع مختلفة. كما يدعم “مصنع Higgs في الخارج” ، الموجود في أوروبا أو اليابان.
أحد المشاريع التي قد تهم مؤيدي لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) هو المصادم البوزيترون الصيني المخطط له 100 كيلومتر (CEPC) ، والذي له أوجه تشابه كبيرة مع لجنة الاتصالات الفيدرالية.
هذا يمثل معضلة لأوروبا: إذا استمرت الصين في مشروعها ، فهل لا تزال لجنة الاتصالات الفيدرالية جديرة بالاهتمام؟ من ناحية أخرى ، جادل رئيس CERN Fabiola Gianotti بأن لجنة الاتصالات الفيدرالية ضرورية لمواكبة الصين.
ارتفاع التكاليف
لن يتم اتخاذ القرار بشأن لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) ، بالنظر إلى التكلفة الكبيرة المرتبطة بالمشروع.
تقدر CERN أن المرحلة الأولى ستكلف 15 مليار فرنك سويسري (حوالي 18 مليار دولار أمريكي أو 28 مليار دولار بأسعار الصرف الحالية) ، وانتشرت على مدى 12 عامًا. ثلث هذه التكلفة هو بناء النفق.
فتح الصورة في المعرض
تمثيل فني للنفق لـ FCC-HH (Collider Proton-Proton) (Cern / Pixelrise)
اجتذب حجم المبلغ النقد. ومع ذلك ، قال متحدث باسم CERN لوكالة فرنسا في فرنسا إن ما يصل إلى 80 ٪ من التكلفة ستغطيها الميزانية السنوية الحالية للمؤسسة.
تقدر المرحلة الثانية من لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) ، التي ستعيد استخدام النفق الذي يبلغ طوله 91 كم وكذلك بعض البنية التحتية LHC الحالية ، بتكلفة 19 مليار فرنك سويسرية. يحمل هذا التكلفة حالة من عدم اليقين الكبير ، حيث لن يتم تشغيل المرحلة الثانية حتى عام 2070 في أقرب وقت ممكن.
فوائد تتجاوز العلم
لم يكن العلم النقي هو الفائدة الوحيدة لـ LHC. كان هناك الكثير من عمليات الانضمام التكنولوجية العملية ، من التكنولوجيا الطبية إلى البرامج المجانية.
أحد الأمثلة المحددة هو رقائق Medipix التي تم تطويرها للكاشف في LHC ، والتي يتم استخدامها الآن عبر مجالات متعددة في التصوير الطبي وعلوم المواد.
على مدار السبعين عامًا الماضية ، عملت CERN كنموذج رائع للتعاون الدولي الهادئ والفعال. إلى جانب إنتاجها العلمي المذهل ، فقد أنتجت أيضًا تقدمًا كبيرًا في الهندسة التي انتشرت من خلال المجتمع. سيكون بناء لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) استثمارًا في كل من التكنولوجيا والفضول.
تيسا تشارلز هي فيزيائية مسرع في جامعة موناش
أولريك Egede أستاذ الفيزياء في جامعة موناش
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. اقرأ المقال الأصلي.
[ad_2]
المصدر