CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, quiere construir un colisionador de partículas que empequeñezca al Gran Colisionador de Hadrones (LHC). El LHC ha realizado importantes descubrimientos, y las actualizaciones planificadas a su potencia aseguran que seguirá trabajando en problemas de física en el futuro. Pero eventualmente, no será suficiente para desbloquear los secretos de la física. Eventualmente, necesitaremos algo más grande y más poderoso.
Ingrese el Future Circular Collider (FCC). La FCC excederá el LHC en potencia en un orden de magnitud. El 15 de enero, la colaboración de la FCC lanzó su Informe de Diseño Conceptual (CDR) que establece las opciones para el Future Circular Collider del CERN.
La FCC es parte de la hoja de ruta del CERN para su futuro. En 2014, el CERN comenzó a estudiar el concepto de FCC en preparación para la vida después del LHC. El LHC no irá a ninguna parte pronto, de hecho, se está actualizando en este momento. Pero hay un límite para lo que puede hacer y un límite para lo poderoso que puede ser. Eventualmente requerirá un sucesor.
"La FCC proporcionaría colisiones electrón-positrón, protón-protón e ion-ion a energías e intensidades sin precedentes ..."
Comunicado de prensa del CERN, 15 de enero de 2019.
En este momento, este informe tiene que ver con la estrategia y el proceso. Según un comunicado de prensa del CERN, Europa debería "estar en condiciones de proponer un ambicioso proyecto de acelerador posterior al LHC en el CERN en el momento de la próxima actualización de la Estrategia". También dice: "La FCC proporcionaría colisiones electrón-positrón, protón-protón e ion-ion a energías e intensidades sin precedentes, con la posibilidad de colisiones electrón-protón e ion-electrón".
“El informe de diseño conceptual de la FCC es un logro notable. Muestra el tremendo potencial de la FCC para mejorar nuestro conocimiento de la física fundamental y avanzar en muchas tecnologías con un amplio impacto en la sociedad ”, dijo la directora general del CERN, Fabiola Gianotti. "Si bien presenta nuevos desafíos desalentadores, la FCC se beneficiaría enormemente de la experiencia, el complejo acelerador y las infraestructuras del CERN, que se han desarrollado durante más de medio siglo".
El anuncio se centra en el descubrimiento del bosón de Higgs en el LHC. Ese fue un descubrimiento notable, y uno fue largamente predicho por la teoría. Pero hay muchas cosas que aún no sabemos sobre el bosón de Higgs, y entender que requerirá un colisionador de partículas más poderoso que el LHC. Los físicos piensan que el Bosón de Higgs podría abrir una puerta completamente nueva a la física, pero para abrir esa puerta se requiere un colisionador de partículas más poderoso.
El colisionador de protones de la FCC usaría imanes superconductores de nueva generación y proporcionaría muchas nuevas oportunidades para estudiar física. Está diseñado para funcionar a energías de 100 TeV y superiores, lo que significa que permitiría el estudio de las partículas de Higgs que interactúan entre sí con extrema precisión.
El nuevo colisionador de partículas también usará su poder para explorar la materia oscura, para tratar de comprender la prevalencia de la materia sobre la antimateria, y para tratar de explicar las masas de neutrinos.
Incluso podría encontrar nuevas partículas masivas y permitiría una exploración exhaustiva del papel de la ruptura de la simetría de electrodébil en la historia de nuestro universo. La FCC también colisionaría con iones pesados, manteniendo un rico programa de física de iones pesados para estudiar el estado de la materia en el universo primitivo.
Si se construye, la FCC estaría en el mismo lugar que el LHC, la cuenca de Ginebra. El nuevo colisionador de partículas tendría un diámetro de entre 80 y 100 km (50 a 62 millas).
"El objetivo final de la FCC es proporcionar un anillo acelerador de protones superconductor de 100 kilómetros, con una energía de hasta 100 TeV, lo que significa un orden de magnitud más poderoso que el LHC", dijo el Director del CERN para Aceleradores y Tecnología, Frédérick Bordry. “La línea de tiempo de la FCC prevé comenzar con una máquina de positrones de electrones, tal como LEP precedió al LHC. Esto permitiría un rico programa para beneficiar a la comunidad de física de partículas a lo largo del siglo XXI ".
“Los colisionadores de protones han sido la herramienta elegida por generaciones para aventurarse en la nueva física a la escala más pequeña. Un gran colisionador de protones presentaría un salto adelante en esta exploración y extendería decisivamente el programa de física más allá de los resultados proporcionados por el LHC y un posible colisionador de electrones-positrones ". dijo el Director de Investigación y Computación del CERN, Eckhard Elsen.
El nuevo colisionador de partículas sería un proyecto de ingeniería masivo. El costo proyectado está en el rango de 9 mil millones de euros para un túnel de 100 km. Si todo va según lo planeado, comenzaría su programa de física en 2040, justo al final del LHC de alta luminosidad. Al principio, el colisionador de partículas funcionaría como un colisionador de positrones de electrones y serviría a la comunidad de física durante 15 a 20 años. Luego, se convertiría en una máquina de protones superconductores, utilizando el mismo túnel, a fines de la década de 2050. Eso costaría 15 mil millones de euros adicionales.
Cuando se construya, el nuevo colisionador de partículas se convertirá en el centro mundial para la investigación de la física de partículas, de la misma manera que lo ha hecho el LHC. Será un motor de innovación en ingeniería, tecnología, ciencia e industria. También capacitará a la próxima generación de físicos e investigadores.
Fuentes:
- Comunicado de prensa: La colaboración internacional publica el diseño conceptual para un futuro colisionador circular posterior al LHC en el CERN
- CERN: LHC de alta luminosidad
- CERN: futuro estudio de colisionadores circulares
