Alles over de Future Circular Collider (CERN)

Het Project Future Circular Collider - Future Circular Collider (FCC) - CERN blijft specificeren wanneer de maanden en weken lopen sinds het voorlopige rapport dat is ingediend door internationale samenwerking voor FCC in januari 2019 op te bouwen.

De zoektocht naar nieuwe fysica in de bezienswaardigheden

Sinds de ontdekking van het Higgs Boson in 2012 dankzij de Large Hadron Collider (LHC), heeft de wetenschappelijke wereld duidelijk een stap voorwaarts gemaakt in deze terra incognita die hen in staat stelt het oneindig kleine te begrijpen door het model te verifiëren en in twijfel te trekken. standaard van deeltjesfysica met als uiteindelijk doel onze kennis van materie en het heelal uit te breiden.
Het huidige grootste deeltjesfysica-centrum ter wereld, CERN (European Council for Nuclear Research), is niet de enige speler die ambitieus is in het verleggen van de grenzen van energie en technologie. Als de post-LHC-projecten, waarvan we de uitdagingen in deze lijnen gaan uitwerken, ons een glimp geven van nieuwe ontdekkingen in de komende decennia, staan ​​China en Japan ook in de startblokken. In 2012 kondigde het Middenrijk zijn Circular Electron Positron Collider (CEPC) -project aan, dat een omtrek van 100 km zou moeten meten en in eerste instantie zou moeten profiteren van een grote bosonproductiecapaciteit. Deuiteindelijke doel is om botsingen te genereren met een energie van 70 TeV in de tweede fase:Super Proton Proton Collider (SppC).
De Japanse regering wacht op financiële steun van haar internationale partners (waaronder CERN) om te weten of zij de International Linear Collider (ILC) zal hosten , een lineaire collider waarmee de eigenschappen van de ontdekte deeltjes kunnen worden gemeten. op de LHC met verhoogde precisie.

CERN onthult zijn toekomstige circulaire versnipperaar

Kan de race met China om nieuwe deeltjesfysica aan het licht te brengen, uitdagingen aangaan die vergelijkbaar zijn met de uitdagingen die al lang de verovering van de ruimte hebben gedreven?
Het is duidelijk dat CERN altijd in de voorhoede van onderzoek heeft gestaan, ten eerste dankzij de ontdekking in 1983 van de W- en Z-bosonen die het mogelijk maakten om onderzoek te stimuleren, maar ook met verrassende gevolgen, waaronder de bekendste is ongetwijfeld de ontwikkeling van het World Wide Web, dat in 1989 het levenslicht zag dankzij Tim Berners-Lee en Roger Cailleau tijdens hun werk om uitwisselingen tussen de internationale teams van CERN te vergemakkelijken.
De ontdekking in 2012 van het Brout-Englert-Higgs (BEH) boson met de LHC bracht de deeltjesfysica zeker in een nieuw veld van mogelijkheden door serieuze eer te bewijzen aan het Standaardmodel, wat ook het geval is bij de ontdekking top quark bij Fermilab en tau neutrino dankzij CERN's Super Proton Synchrotron (SPS).
Buis met de supergeleidende magneten in de LHC-tunnel
Dankzij de Europese strategie voor deeltjesfysica, waaraan CERN momenteel werkt om een ​​grote update te starten om een ​​gemeenschappelijke en langetermijnvisie rond de discipline vast te stellen in Europa weten we nu iets meer over de toekomst van de LHC en de colliders die hem gaan opvolgen.
Begin 2019 is daarom het voorlopig constructierapport van de FCC ter publicatie aangeboden als onderdeel van de update van de Europese strategie voor deeltjesfysica. Na een haalbaarheidsstudie die in 2013 van start ging en een internationale samenwerking van meer dan 1.300 medewerkers van 150 universiteiten over de hele wereld samenbracht, krijgt het concept van een Future Circular Collider vorm.
Het is vooral duidelijk dat het project onlangs is goedgekeurd. Op 19 juni stemde de CERN-raad unaniem om deze FCC met een omtrek van 100 km te bouwen. Deze bevestiging volgt op de goedkeuring van het project door een groep onafhankelijke experts eerder in maart. Fabiola Gianotti, directeur-generaal van CERN, verborg haar vreugde niet na deze beslissing en verklaarde: "Ik denk dat dit een historische dag is voor CERN en de deeltjesfysica, in Europa en daarbuiten".

Een project geschat op 21 miljard euro

Voor de opvolger van de LHC moet echter nog een grote stap gezet worden, namelijk het vinden van de nodige fondsen voor de bouw en uitvoering van dit ambitieuze project. De goedkeuring van het project is inderdaad nog maar het begin, het zal CERN in staat stellen zijn inspanningen te concentreren op zijn nieuwe strategie, maar ook om de nieuwe versie van de LHC, de High Luminosity LHC, en misschien onderzoek ook de mogelijkheid om met de Japanse regering samen te werken om het hierboven genoemde International Linear Collider-project op te zetten.
Het vinden van de financiering zal geen gemakkelijke taak zijn, het project wordt momenteel geschat op 21 miljard euro. We kunnen verwachten dat landen als Frankrijk, Duitsland, het Verenigd Koninkrijk of Spanje meedoen aan deze inspanning, aangezien ze hun handen al in de zak hebben gestoken voor de LHC. Het is waarschijnlijk dat er een nieuwe structuur zal ontstaan ​​om nieuwe internationale partners, zoals de Verenigde Staten, te verwelkomen. CERN heeft niettemin het voordeel van het tijdschema om financiering te vinden, aangezien de bouw van de FCC pas in 2038 zal starten.
Deze partners zullen dus overtuigd moeten worden van de merites van het project. Nogmaals, de taak zal waarschijnlijk niet gemakkelijk zijn, omdat het FCC-project geen duidelijk en gedefinieerd doel heeft,in tegenstelling tot de LHC die het Higgs Boson in het vizier had.

Een krachtige en gigantische deeltjesversneller

Als het doel echter niet duidelijk is gedefinieerd, is de inzet van deze gigantische supergeleidende machine veelvoudig. Met zijn omtrek van 100 km en zijn vermogen om energie te leveren tot 100 TeV (een vermogen dat 10 keer groter is dan dat van de LHC), zou het de kennis die beschikbaar is voor onderzoekers van fundamentele fysica aanzienlijk kunnen verbeteren.
Volgens Frederick Bordy, directeur van Accelerators and Technology bij CERN, zou de FCC "de deeltjesfysica-gemeenschap gedurende de 21ste eeuw mobiliseren", terwijl de kracht van 100 TeV "precisiestudies mogelijk zou maken over hoe een Higgs-deeltje interageert met een ander Higgs-deeltje, evenals een diepgaande verkenning van de rol van het breken van elektrozwakke symmetrie in de geschiedenis van ons heelal ”. Bovendien zegt CERN dat een toekomstige circulaire versneller "de industrie buitengewone vooruitzichten zou bieden, waardoor de grenzen van de technologie nog verder kunnen worden verlegd".
© CERN
Wat betreft de tunnel met een omtrek van 100 km die de FCC zal huisvesten, laten de plannen die CERN onthult zien dat deze onder het Meer van Genève moet passeren, maar ook in Frankrijk, in de Haute-Savoie om precies te zijn, zoals we kunnen zien. zie op de afbeelding hierboven.

Een groot programma tot 2080

5 miljard euro zou uitsluitend moeten worden besteed aan de constructie van de tunnel met een omtrek van 100 km, CERN rekent nu al op het einde van de werken voor 2040.
Een machine die dezelfde tunnel bezet zou dan kunnen slagen om protonen te laten botsen tegen het einde van de jaren 2050 tot 2080. In de tussentijd wordt de LHC geüpgraded om de helderheid met een factor 5 tot 10 te verhogen. Werken voor een HL-LHC- High Luminosity Large Hadron Collider - zijn ook al gestart sinds april 2018. Het zou tegen 2026 operationeel moeten zijn en zal fysici in staat stellen om bepaalde deeltjes in detail te bestuderen, nieuwe verschijnselen te observeren, maar ook om niet minder te produceren 15 miljoen Higgs-bosonen per jaar, vergeleken met 3 miljoen voor de LHC. Het geplande einde van deze 27 km omtrekversneller zal dus in 2038 komen.
Prototype van een quadrupoolmagneet voor de LHC © CERN met hoge lichtsterkte
Tot slot: als fundamenteel onderzoek niet altijd succesvol is, is de inzet hier immens omdat het een kwestie is van het schrijven van een nieuwe pagina over deeltjesfysica door het standaardmodel te verifiëren of uit te dagen.
Bovendien, als de geheimen van het heelal niet noodzakelijkerwijs met de FCC worden onthuld, moet worden opgemerkt dat fundamenteel onderzoek in de deeltjesfysica altijd buiten zijn eigen raamwerk is gegaan met mogelijke toepassingen die voor iedereen nuttig zijn, zoals we kunnen zien. in het ruimteveld. Onder deze toepassingen kunnen we bijvoorbeeld de ontwikkeling noemen van innovatieve transmissielijnen voor het transport van duurzame elektriciteit over lange afstanden met behulp van supergeleidende magneten, of verschillende toepassingen in de geneeskunde.