ЦЕРН представил проект нового коллайдера со 100-километровым тоннелем. Исследования в нем будут продолжаться до конца XXI века

Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) 15 января представила концепцию Будущего кольцевого коллайдера (Future Circular Collider, FCC) — нового масштабного проекта, который предлагается запустить после окончания срока работы Большого адронного коллайдера (БАК) в Женеве. Работа над концепцией шла с 2014 года с участием 1300 ученых из 150 учреждений со всего мира.

ЦЕРН предлагает построить в окрестностях Женевы 100-километровый круговой тоннель, который позволит во много раз увеличить энергию частиц и значительно расширить возможности исследований. Для сравнения, тоннель Большого адронного коллайдера, крупнейшего ускорителя частиц в мире, имеет протяженность около 27 километров.

Тоннель предполагается использовать для нескольких проектов. Первым — к 2040-м годам — планируется создать электрон-позитронный коллайдер, который проработает 15-20 лет (стоимость проекта с учетом строительства тоннеля — девять миллиардов евро). В ЦЕРНе говорят, что этот коллайдер станет «очень мощной „хиггсовской фабрикой“» и позволит зафиксировать «новые, редкие процессы и измерить известные частицы с беспрецедентной точностью».

После этого ученые хотят запустить новый адронный коллайдер с энергией до 100 тераэлектронвольт для столкновения протонов и тяжелых ионов (энергия БАК — 14 тераэлектронвольт). Достижение такой энергии сделает возможными «точные исследования того, как частицы Хиггса взаимодействуют друг с другом», и «подробное исследование роли спонтанного нарушения электрослабой симметрии в истории нашей Вселенной». Создание этого коллайдера обойдется, по прогнозам ученых, в 15 миллиардов евро.

Проект рассчитан на 70 лет и, как отмечают в ЦЕРН, будет работать на пользу физики элементарных частиц на протяжении всего XXI века. «Детальные изучения свойств [бозона Хиггса] — приоритет для любого будущего ускорителя частиц. <…> Вдобавок, экспериментальные свидетельства требуют от физики за пределами Стандартной модели объяснить такие наблюдения, как темная материя или доминирование материи над антиматерией», — заявили в ЦЕРН.

Аналогичный проект коллайдера со 100-километровым тоннелем существует в Китае — к 2030 году там планируют построить, как и в проекте ЦЕРНа, сначала электрон-позитронный ускоритель, а затем — протон-протонный.

Большой адронный коллайдер заработал в 2008 году в тоннеле, построенном для Большого электро-позитронного коллайдера в 1980-е годы. Одной из его целей было обнаружение бозона Хиггса — частицы, существование которой предсказали в 1960-е годы. Бозон Хиггса обнаружили в 2012 году. Коллайдер планируется модернизировать и использовать до 2035 года.