Επαναστατική ανακάλυψη: Το CERN σχεδιάζει νέο επιταχυντή που θα “ξεκλειδώσει” το 95% του σύμπαντος

Οι ερευνητές στο κέντρο CERN της Ελβετίας, όπου βρίσκεται ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο, υπέβαλαν προτάσεις για έναν νέο, πολύ μεγαλύτερο υπερεπιταχυντή, με στόχο να ανακαλύψουν νέα σωματίδια που θα φέρουν επανάσταση στη φυσική και θα οδηγήσουν σε μια πληρέστερη κατανόηση της λειτουργίας του σύμπαντος. Εάν εγκριθεί, θα είναι τρεις φορές μεγαλύτερος από το σημερινό γιγαντιαίο μηχάνημα. Αλλά δεν θα είναι φθηνός: το κόστος των 14 δισεκατομμυρίων ευρώ θα πρέπει να καλυφθεί από τα 23 κράτη-μέλη του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικής Έρευνας (CERN).

Το μεγαλύτερο επίτευγμα του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) ήταν η ανίχνευση ενός νέου σωματιδίου που ονομάζεται μποζόνιο Higgs το 2012. Αλλά έκτοτε, το όνειρο να εντοπίσει δύο ιερά δισκοπότηρα της φυσικής – τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια – αποδείχθηκε άπιαστο.

Το νέο μηχάνημα ονομάζεται Μελλοντικός Κυκλικός Επιταχυντής (Future Circular Collider, FCC). H γενική διευθύντρια του CERN, καθηγήτρια Fabiola Gianotti, δήλωσε στο BBC News ότι, αν εγκριθεί, θα «επιτρέψει στην ανθρωπότητα να κάνει τεράστια βήματα προόδου στην απάντηση ερωτημάτων της θεμελιώδους φυσικής σχετικά με τις γνώσεις μας για το Σύμπαν».

Μια επαναστατική ανακάλυψη

Ο LHC του CERN – το οποίο βρίσκεται στα σύνορα της Ελβετίας και της Γαλλίας, κοντά στη Γενεύη – αποτελείται από μια υπόγεια κυκλική σήραγγα περιμέτρου 27 χιλιομέτρων. Επιταχύνει το εσωτερικό των ατόμων (αδρόνια) τόσο δεξιόστροφα όσο και αριστερόστροφα, σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός και σε ορισμένα σημεία τα συγκρούει μεταξύ τους.

Τα μικρότερα, υποατομικά σωματίδια που προκύπτουν από τις συγκρούσεις βοηθούν τους επιστήμονες να καταλάβουν από τι αποτελούνται τα άτομα και πώς αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Η ανίχνευση του μποζονίου Higgs από τον επιταχυντή πριν από περισσότερα από 10 χρόνια ήταν πρωτοποριακή. Η ύπαρξη ενός δομικού στοιχείου που δίνει τη μορφή σε όλα τα άλλα σωματίδια του σύμπαντος είχε προβλεφθεί το 1964 από τον Βρετανό φυσικό Peter Higgs, αλλά ανακαλύφθηκε μόλις το 2012 στον LHC. Ήταν το τελευταίο κομμάτι του παζλ της τρέχουσας θεωρίας της υποατομικής φυσικής, η οποία ονομάζεται Καθιερωμένο Μοντέλο, ή Καθιερωμένο Πρότυπο.

Κατασκευή σε δύο στάδια

Η πρόταση είναι να κατασκευαστεί ο νέος, μεγαλύτερος FCC σε δύο στάδια. Το πρώτο θα αρχίσει να λειτουργεί στα μέσα της δεκαετίας του 2040 και θα συγκρούει ηλεκτρόνια μεταξύ τους. Ελπίζεται ότι η αυξημένη ενέργεια θα παράγει μεγάλο αριθμό σωματιδίων Higgs, τα οποία οι επιστήμονες θα μπορούν να μελετήσουν λεπτομερώς.

Η δεύτερη φάση θα ξεκινήσει τη δεκαετία του 2070 και θα απαιτήσει ισχυρότερους μαγνήτες, τόσο προηγμένους που δεν έχουν ακόμη εφευρεθεί. Αντί για ηλεκτρόνια, θα χρησιμοποιηθούν βαρύτερα πρωτόνια για την αναζήτηση ολοκαίνουργιων σωματιδίων.

O FCC θα είναι τριπλάσιος από τον LHC, με περίμετρο 91 χιλιομέτρων και θα βρίσκεται σε διπλάσιο βάθος μέσα στη γη (ο LHC βρίσκεται σε βάθος 175 μέτρων).

Το άγνωστο 95% του σύμπαντος

Γιατί λοιπόν χρειάζεται ένας ακόμη μεγαλύτερος επιταχυντής αδρονίων; Επειδή ο LHC, η κατασκευή του οποίου κόστισε 4,37 δισεκατομμύρια ευρώ και άρχισε να λειτουργεί το 2008, δεν έχει καταφέρει ακόμη να βρει σωματίδια που θα βοηθήσουν στην εξήγηση του 95% του σύμπαντος.

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να ψάχνουν για δύο μεγάλους άγνωστους –μια δύναμη που ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια, η οποία δρα σαν το αντίθετο της βαρύτητας και οδηγεί αντικείμενα στο Σύμπαν, όπως οι γαλαξίες, σε διάσταση. Η άλλη είναι η σκοτεινή ύλη, η οποία δεν μπορεί να ανιχνευθεί αλλά η παρουσία της γίνεται αισθητή μέσω της βαρύτητας.

«Μας λείπει κάτι μεγάλο», λέει η καθηγήτρια Gianotti, που τονίζει ότι η ανακάλυψη αυτών των σκοτεινών σωματιδίων θα οδηγούσε σε μια νέα, πιο ολοκληρωμένη θεωρία για το πώς λειτουργεί το Σύμπαν.