Mega-Donuts: CERN per studiare il piano per 100-Chilometro Atom-Smashers

Pensare in grande. Il CERN metterà a punto un piano per costruire due gassosi collettori consecutivi in ​​un 80

Se pensavate che gli smash non potessero diventare più grandi, ripensateci. I fisici europei delle particelle elaboreranno piani per una coppia di collettori di particelle circolari, da costruire uno dopo l'altro, che misurerebbero da 80 a 100 chilometri di circonferenza e distruggere particelle a energie senza precedenti, hanno annunciato oggi i funzionari del laboratorio europeo di fisica delle particelle CERN. L'obiettivo è quello di elaborare i primi "progetti concettuali" in 5 anni, in tempo utile per informare la prossima revisione della strategia europea di fisica delle particelle, formulata nel 2006 e rivisto lo scorso maggio .

Il piano offrirebbe un'alternativa all'attuale visione ampiamente diffusa per il futuro globale della fisica delle particelle, in cui il prossimo grande collisore sarebbe un collisore lineare e lineare, non circolare. "Dobbiamo fare una scelta ad un certo punto", dice Patrick Janot, un fisico del CERN, situato vicino a Ginevra, in Svizzera. "O dobbiamo andare lineari o dobbiamo circolare."

Il CERN ha già il più alto smantellatore di energia: il Large Hadron Collider (LHC) di 27 chilometri di lunghezza, che lancia i protoni in protoni. Nel 2012, esso fece esplodere il bosone di Higgs, da tempo ricercato , la chiave per la spiegazione dei fisici su come le altre particelle fondamentali ottengono la loro massa. I fisici sperano che l'LHC, che è ora sottoposto a riparazioni, scoprirà altre cose nuove quando si riaccenderà nel 2015.

L'LHC dovrebbe svolgere il suo lavoro entro il 2030, tuttavia, e per decenni i fisici hanno generalmente pianificato che il prossimo acceleratore sarebbe stato un collisore lineare dritto di circa 30 chilometri. Sparerebbe elettroni in positroni per creare collisioni più pulite e studiare in dettaglio tutto ciò che è stato scoperto dall'LHC. (Ci sono due design distinti per il collisore lineare proposto: il International Linear Collider (ILC) e il Compact Linear Collider (CLIC). )

Ma negli ultimi anni, l'interesse è cresciuto in un percorso alternativo. In esso, il CERN costruiva un collettore di elettroni e positroni circolare chiamato TLEP circa tre volte più lungo dell'LHC. Dopo aver gestito quella macchina per un paio di decenni, i ricercatori del CERN avrebbero quindi riutilizzato il tunnel per un nuovo collisore di protoni che avrebbe potuto raggiungere energie sette volte più elevate rispetto all'LHC, aprendo un nuovo regno di esplorazione ad alta energia. Il nuovo Programma Future Collular Colliders mira solo a sviluppare quei piani ad un livello paragonabile ai piani per un collisore lineare, dice James Gillies, portavoce del CERN. "Non si tratta di scavare buche nel terreno ora o di chiedere denaro ai governi", dice Gillies, "si tratta solo di considerare la tecnologia che sarebbe disponibile in 20 o 30 anni".

Se i funzionari del CERN alla fine optassero per il nuovo piano, avrebbero ripetuto una strategia di riciclaggio che li aveva generosamente pagati negli ultimi decenni. Negli anni '80, il CERN costruì un collettore di elettroni e positroni a energia più bassa chiamato LEP, che costò 1,3 miliardi di franchi svizzeri e cementò gran parte del modello standard prevalente dei fisici studiando le particelle chiamate bosoni W e Z in dettaglio. Dopo la chiusura del LEP nel 2000, i fisici hanno quindi riutilizzato il tunnel LEP per ospitare l'LHC, che ha un costo di 6 miliardi di franchi svizzeri e attivato nel 2008, risparmiando un miliardo o due in spese di costruzione. Mettendo due macchine consecutivamente nello stesso tunnel, il nuovo piano cercherebbe di realizzare risparmi simili, dice Janot del CERN. Il tunnel è stato "di gran lunga" la parte più costosa della costruzione di LEP, dice, "e così sarebbe per TLEP."

La vera domanda sarebbe se TLEP sarebbe fruttuoso come un collisore lineare. Poiché gli elettroni che corrono in un cerchio irradiano radiografie come matti, una macchina circolare non potrebbe raggiungere un'energia pari a quella di un collisore lineare, il che era l'intero motivo per pianificare una tale macchina. Quindi se l'LHC tossisce nuove particelle che sono più pesanti di circa 400 volte la massa di un protone, allora solo un collisore lineare potrebbe crearle, dice Alain Blondel, un fisico dell'Università di Ginevra.

Ma se tutto ciò che LHC trova è l'Higgs, allora la ricerca della nuova fisica passerà a studiarla e ad altre particelle familiari in modo molto dettagliato. I fisici sarebbero alla ricerca di decadimenti insoliti e piccole deviazioni dalle proprietà previste dalle particelle, che potrebbero essere segni di particelle appena oltre la portata dell'LHC. In tal caso, la macchina circolare sarebbe l'ideale, in quanto potrebbe produrre molti più dati, compresi da 10 a 30 volte il maggior numero di Higgs di un collisore lineare, afferma Blondel.

Naturalmente, tutte queste considerazioni entrano in gioco solo se lo scenario delle macchine circolari è davvero tecnologicamente fattibile. E anche se lo fosse, cambiare rotta in una macchina circolare potrebbe essere un processo straziante, dice Blondel. "Molti ricercatori hanno dedicato molto impegno ai collisori lineari", afferma. Tuttavia, con la sua economia a due a uno, il nuovo piano potrebbe essere molto allettante. Dopo tutto, un miliardo di salvi è un miliardo guadagnato.

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