Kατατέθηκε πρόταση για την κατασκευή νέου, κολοσσιαίου επιταχυντή σωματιδίων

Eρευνητές που εργάζονται στο μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, ο οποίος βρίσκεται στην Ελβετία, κατέθεσαν προτάσεις για ένα νέο, πολύ μεγαλύτερο, επιταχυντή. Στόχος είναι να εντοπίσουν νέα σωματίδια, τα οποία θα έφερναν την επανάσταση στον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε τη φυσική και θα οδηγούσαν σε μια πληρέστερη κατανόηση του πώς λειτουργεί το Σύμπαν.

Εφόσον εγκριθεί η πρόταση, ο επιταχυντής που θα προκύψει θα είναι τρεις φορές μεγαλύτερος από τον υπάρχοντα, ήδη γιγαντιαίο, μηχανισμό. Όμως, το προβλεπόμενο κόστος, που αγγίζει τα 20 δισεκατομμύρια ευρώ, έχει προκαλέσει συζητήσεις, με ορισμένους επικριτές να χαρακτηρίζουν την πρόταση "απερίσκεπτη".

Τα κεφάλαια αυτά -που αφορούν μόνο το αρχικό κόστος κατασκευής- θα προέρχονταν από τα κράτη που μετέχουν στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN), όμως εκφράζονται ήδη αμφιβολίες για το κατά πόσο είναι σκόπιμη μια τέτοια επένδυση, από οικονομικής άποψης και όχι μόνο.

Το μεγαλύτερο επίτευγμα του υφιστάμενου Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) ήταν ο εντοπισμός ενός νέου σωματιδίου, του λεγόμενου Μποζονίου του Χιγκς, το 2012. Στο διάστημα που μεσολάβησε από τότε, όμως, στάθηκε αδύνατο να εντοπίσει τα δύο "ιερά δισκοπότηρα" της φυσικής, τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, με ορισμένους ερευνητές να πιστεύουν ότι υπάρχουν οικονομικότερες εναλλακτικές για την επίτευξη αυτού του στόχου.

Το CERN βρίσκεται στα σύνορα της Ελβετίας με τη Γαλλία, κοντά στη Γενεύη.

Ο LHC αποτελείται από μία υπόγεια σήραγγα διαμέτρου 27 χιλιομέτρων. Έχει τη δυνατότητα να επιταχύνει το εσωτερικό των ατόμων (αδρόνια) τόσο δεξιόστροφα όσο και αριστερόστροφα, σε ταχύτητες που προσεγγίζουν εκείνη του φωτός και σε ορισμένα σημεία προκαλεί τη σύγκρουσή τους, με δυνάμεις που ξεπερνούν εκείνες που μπορεί να πετύχει οποιοσδήποτε άλλος επιταχυντής στον πλανήτη.

Τα μικρότερα, υποατομικά σωματίδια που απομένουν από τις συγκρούσεις βοηθούν τους επιστήμονες να κατανοήσουν τη σύσταση των ατόμων και τη μεταξύ τους αλληλεπίδραση.

Ο εντοπισμός του Μποζονίου του Χιγκς, πριν από μία και πλέον δεκαετία, αποτέλεσε σημείο-σταθμό στην ιστορία της φυσικής. Η ύπαρξη αυτού του σωματιδίου, που προσδίδει σε όλα τα άλλα σωματίδια στο Σύμπαν τη μορφή τους, είχε προβλεφθεί το 1964 από το Σκοτσέζο φυσικό Πίτερ Χιγκς, όμως η πειραματική επιβεβαίωση ήρθε μόλις το 2012. Ήταν το τελικό κομμάτι του παζλ της τρέχουσας θεωρίας που διέπει την υποατομική φυσική, του λεγόμενου Καθιερωμένου Προτύπου. 

Σύμφωνα με την πρόταση που υποβλήθηκε, ο νέος επιταχυντής, με την ονομασία Μελλοντικός Κυκλικός Επιταχυντής (FCC) θα κατασκευαστεί σε δύο στάδια. Το πρώτο θα τεθεί σε λειτουργία στα μέσα της δεκαετίας του 2040 και θα προκαλεί συγκρούσεις ηλεκτρονίων. Οι επιστήμονες ελπίζουν πως η αυξημένη ενέργεια θα παράξει μεγαλύτερο αριθμό μποζονίων, διευκολύνοντας τη μελέτη τους. Το δεύτερο στάδιο θα ξεκινήσει να λειτουργεί τη δεκαετία του 2070 και θα απαιτεί τη χρήση ισχυρότερων μαγνητών, τόσο προηγμένων που δεν έχουν εφευρεθεί ακόμη. Αντί για ηλεκτρόνια, θα χρησιμοποιούνται πρωτόνια, τα οποία είναι βαρύτερα, με στόχο των εντοπισμό νέων σωματιδίων.

Ο FCC θα είναι σχεδόν τρεις φορές μεγαλύτερος σε διάμετρο από τον LHC, φτάνοντας στα 91 χιλιόμετρα, ενώ θα βρίσκεται σε διπλάσιο βάθος. Αυτό είναι απαραίτητο, προκειμένου να εμποδιστεί η ισχυρότερη ραδιενέργεια που θα εκλύεται από το να φτάσει στην επιφάνεια.

H πρόταση για το νέο επιταχυντή υποβλήθηκε καθώς ο υφιστάμενος, που άρχισε να λειτουργεί το 2008, έχοντας στοιχίσει 4,38 δισεκατομμύρια ευρώ, δεν έχει κατορθώσει να εντοπίσει εκείνα τα σωματίδια (σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια) που θα βοηθούσαν στο να ερμηνευτεί το 95% του Σύμπαντος. Όμως, αρκετοί επιστήμονες, όπως η Δρ. Σαμπίνε Χόσενφελντερ, του Κέντρου Μαθηματικής Φιλοσοφίας του Μονάχου, υποστηρίζουν πως ο νέος επιταχυντής δεν είναι βέβαιο πως θα κατορθώσει να εντοπίσει τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια. 

Ενστάσεις διατυπώνονται και για το κατά πόσο η κατασκευή ενός τέτοιου κολοσσιαίου επιταχυντή συνιστά την καλύτερη επιλογή. Ο καθηγητής Άινταν Ρόμπσον, του Πανεπιστημίου της Γλασκόβης, δήλωσε στο BBC ότι ένας επιταχυντής σε ευθεία γραμμή θα ήταν οικονομικότερος. "Τρία είναι τα βασικά πλεονεκτήματα. Πρώτον, ένας γραμμικός επιταχυντής μπορεί να κατασκευαστεί σταδιακά. Δεύτερον, η εξέλιξη του κόστους κατασκευής θα άλλαζε, το αρχικό στάδιο θα στοίχιζε λιγότερο και τρίτον η σήραγγα θα είχε μικρότερο μήκος, επομένως θα μπορούσε να ολοκληρωθεί γρηγορότερα", ανέφερε χαρακτηριστικά.

Ο FCC, όπως, εξακολουθεί να είναι η επιλογή που προκρίνει το CERN. Είναι αποτέλεσμα εκτενών διαβουλεύσεων με επιστήμονες στην Ευρώπη και ολόκληρο τον κόσμο, με τον οργανισμό να βολιδοσκοπεί τις πρώτες αντιδράσεις στην πρότασή του από τα κράτη μέλη, που, σε τελική ανάλυση, θα κληθούν να καλύψουν το κόστος της κατασκευής του νέου επιταχυντή. 

• CERN
• επιταχυντής σωματιδίων