Во потрагата по одговори на отворените прашања (како на пример, кои фундаментални честички ја сочинуваат темната материја, зошто материјата доминира во универзумот и зошто постои асиметрија на материја-антиматерија, што е сила на честичка за гравитација, темна енергија, маса на неутрино итн.) што Стандардниот модел не може да ги реши, можеби ќе треба да се погледне подалеку од Стандардниот модел и да се истражи можното постоење на нови, полесни честички кои многу слабо комуницираат со честичките од Стандардниот модел, како и да се истражи постоењето на нови, потешки честички надвор од дофатот на постојниот објект на LHC. Предложениот Иден кружен судар (FCC) би овозможил да се бара постоење на такви фундаментални честички надвор од Стандардниот модел. Советот на CERN сега го разгледа извештајот од Студијата за изводливост на FCC. Конечна одлука за изградба на FCC од страна на Советот на CERN се очекува околу 2028 година. Доколку биде одобрена, изградбата на FCC може да започне во 2030-тите. Ќе биде со обем од околу 100 км, сместен на околу 200 метри под земјата, во близина на истата локација како и LHC во близина на Женева. Ќе го наследи Големиот хадронски судирач (LHC), кој треба да заврши со работа во 2041 година. FCC ќе биде имплементиран во две фази. Првата фаза, FCC-ee, ќе биде електронско-позитронски судирач за прецизни мерења за пребарување на полесни честички, што ќе понуди 15-годишна истражувачка програма од крајот на 2040-тите. По завршувањето на оваа фаза, во истиот тунел ќе биде пуштена во употреба втора машина, FCC-hh (висока енергија). Втората фаза има за цел да достигне енергии на судир од 100 TeV (многу повисоки од 13 TeV на LHC) за пребарување на потешки честички. Оваа фаза ќе биде оперативна во 2070-тите и ќе трае до крајот на 21 век.
На 6-7 ноември 2025 година, Советот на ЦЕРН (составен од делегати од земјите-членки и придружните земји-членки на ЦЕРН) го разгледа исходот од Студијата за изводливост за предложениот иден кружен сударач (FCC).
Претходно, ЦЕРН спроведе студија за проценка на изводливоста на Иден кружен сударач (FCC) во соработка со институции во земјите-членки и придружните земји-членки на ЦЕРН и пошироко. Извештајот беше објавен на 31 март 2025 година, кој беше разгледан од подредените тела на Советот на ЦЕРН. Извештајот беше разгледан и од независните експертски комитети, кои наведоа дека FCC се чини технички изводлив врз основа на презентираната документација.
Делегатите на Советот на ЦЕРН го разгледаа извештајот за Студијата за изводливост на FCC на 6-7 ноември 2025 година на посебен состанок и заклучија дека Студијата за изводливост обезбедува основа за продолжување на студиите на FCC. Ова е важен чекор кон можно одобрување на FCC од страна на Советот на ЦЕРН во мај 2026 година, кога сите препораки ќе бидат презентирани пред него за разгледување. Конечна одлука за изградба на FCC од страна на Советот на ЦЕРН се очекува околу 2028 година.
Идниот кружен сударач (FCC) е еден од предложените сударачи на честички од следната генерација во ЦЕРН. Се очекува да го наследи Големиот хадронски сударач (LHC), кој ќе заврши со работа во 2041 година. ЦЕРН моментално работи на идентификување на следниот сударач што ќе го наследи LHC, кој е моменталниот работен коњ на ЦЕРН.
Големиот хадронски сударач (LHC), кој е пуштен во употреба во 2008 година, е кружен сударач со обем од 27 км и се наоѓа 100 метри под земјата во близина на Женева. Во моментов, тој е најголемиот и најмоќниот сударач во светот кој генерира судири со енергија од 13 тераелектронволти (TeV), што е највисоката енергија достигната досега од акцелератор. Ги забрзува хадроните до брзина близу до брзината на светлината, а потоа ги судира имитирајќи ги условите на раниот универзум.
| Забрзувачите/судирачите на честички се прозорци кон многу раниот универзум |
| „Многу ран универзум“ се однесува на најраната фаза на универзумот (првите три минути веднаш по Големата експлозија) кога бил екстремно жежок и универзумот бил целосно доминиран од зрачењето. Планковата епоха е првата епоха од ерата на зрачење која траела од Големата експлозија до 10-43 с. Со температура од 1032 К, универзумот бил супер жежок во оваа епоха. По Планковата епоха следеле кварковата, лептонската и нуклеарната епоха; сите биле краткотрајни, но се карактеризирале со екстремно високи температури кои постепено се намалувале како што се ширела универзумот. Директно проучување на оваа најрана фаза од универзумот не е можно. Она што може да се направи е да се рекреираат условите од оваа фаза од универзумот во забрзувачи на честички. Податоците генерирани од судирите на честичките во забрзувачите/судирите нудат индиректен поглед кон многу раниот универзум. Судирачите се многу важни истражувачки алатки во физиката на честички. Ова се кружни или линеарни машини кои ги забрзуваат честичките до многу големи брзини блиски до брзината на светлината и им овозможуваат да се судрат со друга честичка што доаѓа од спротивна насока или со цел. Судирите генерираат екстремно високи температури од редот на трилиони келвини (слично на условите присутни во најраните епохи од ерата на зрачење). Енергиите на судирните честички се додаваат, па оттука енергијата на судирот е поголема. Енергијата на судирот се трансформира во материја во форма на честички што постоеле во многу раниот универзум според симетријата на масата и енергијата. На пример, кога електроните на субатомските честички се судираат со нивните партнери од антиматеријата - позитрони, материјата и антиматеријата се анихилираат и се ослободува енергија. Различни видови нови елементарни честички кондензираат од ослободената енергија. Новите честички би можеле да бидат Хигсовите бозони или горните кваркови, кои се многу тешки типови на субатомски градежни блокови на материјата. Можеби, честички од темна материја и суперсиметрични честички, нешто што сè уште не е откриено. Ваквите интеракции помеѓу честички со висока енергија во условите што постоеле во многу раниот универзум даваат прозорци кон инаку недостапниот свет од тоа време, а анализата на нуспроизводите од судирите го збогатува нашето разбирање за фундаменталните честички и нуди начин да се разберат владејачките закони на физиката. Акцелераторите на честички се користат како истражувачки алатки за проучување на многу раниот универзум. Хадронските судари (особено Големиот хадронски судар LHC на CERN) и електронско-позитронските судари се во преден план во истражувањето на многу раниот универзум. Експериментите ATLAS и CMS во Големиот хадронски судар (LHC) беа успешни во откривањето на Хигсовиот бозон во 2012 година. (Извор: Судири на честички за проучување на „Многу ран универзум“: демонстриран мионски судирач) |
Големиот хадронски сударач со висока луминозност (HL – LHC) на CERN ќе ги зголеми перформансите на LHC со зголемување на бројот на судири за да се овозможи подетално проучување на познатите механизми. Веројатно ќе биде оперативен до 2029 година.
Предложениот иден кружен сударач (FCC) би бил сударач на честички со повисоки перформанси во споредба со Големиот хидронски сударач. Дизајниран да го истражи постоењето на нови, потешки честички, надвор од дофатот на Големиот хадронски сударач (LHC) и постоењето на полесни честички кои многу слабо заемодејствуваат со честичките од стандардниот модел, FCC би бил со обем од околу 100 км, сместен на околу 200 метри под земјата, во близина на истата локација како и LHC. Доколку биде одобрен, изградбата на FCC може да започне во 2030-тите.
FCC ќе се имплементира во две фази. Првата фаза, FCC-ee, ќе биде електронско-позитронски судирач за прецизни мерења. Ќе понуди 15-годишна истражувачка програма од крајот на 2040-тите. По завршувањето на оваа фаза, во истиот тунел ќе биде пуштен во употреба втора машина, FCC-hh (висока енергија). Целта е да се достигнат енергии на судир од 100 TeV при судир на хадрони (протони) и тешки јони. FCC-hh ќе биде оперативен во 2070-тите и ќе работи до крајот на 21 век.
Зошто е потребен FCC? Која е неговата цел?
Целиот видлив универзум, вклучувајќи ја и целата барионска обична материја од која сите сме составени, сочинува само 4.9% од содржината на масата-енергија на универзумот. Невидливата темна материја сочинува дури 26.8% (додека преостанатите 68.3% од содржината на масата-енергија на универзумот е темна енергија). Не е познато што всушност е темната материја. Стандардниот модел (СМ) на физиката на честичките нема фундаментални честички со својства потребни за да бидат темна материја. Се смета дека можеби „суперсиметричните честички“ кои се партнери на честичките во Стандардниот модел ја сочинуваат темната материја. Или можеби постои паралелен свет на темната материја. ВИМП (слабо интерактивни масивни честички), аксиони или стерилни неутрина се хипотетски честички „Надвор од стандардниот модел“ (СМ) кои се водечки кандидати. Сепак, сè уште нема успех во откривањето на такви честички. Постојат многу други отворени прашања (како што се асиметријата на материја-антиматерија, гравитацијата, темната енергија, неутриномасата итн.) на кои Стандардниот модел не може да одговори. Исто така, улогата на Хигсовото поле во еволуцијата на универзумот почна да се разгледува по откривањето на Хигсовиот бозон во 2012 година од страна на експериментите ATLAS и CMS на Големиот хадронски сударач (LHC).
Можните одговори на горенаведените отворени прашања лежат надвор од Стандардниот модел на физиката на честичките. Можеби ќе треба да се истражи постоењето на нови, полесни честички кои многу слабо заемодејствуваат со честичките од Стандардниот модел. Ова ќе бара големо количество собирање податоци и многу висока чувствителност на сигналите за производство на такви честички, што е во рамките на првата фаза на FCC, имено FCC-ee (прецизно мерење). Исто така, императив е да се истражи постоењето на нови, потешки честички, за што ќе бидат потребни високоенергетски капацитети. FCC-hh (висока енергија), втората фаза на FCC, има за цел да достигне енергии на судир од 100 TeV (што е многу повисоко од 13 TeV на LHC). Што се однесува до обликот на електронско-позитронскиот (e+e-) судирач од првата фаза, кружниот облик е претпочитан (во споредба со линеарниот) бидејќи кружниот облик овозможува поголема луминозност, до четири експерименти и нуди инфраструктура за последователниот хадронски судирач со висока енергија од втората фаза.
***
Референци:
- ЦЕРН. Соопштение за медиумите – Советот на ЦЕРН ја разгледува студијата за изводливост за судирач од следната генерација. 10 ноември 2025 година. Достапно на https://home.cern/news/press-release/accelerators/cern-council-reviews-feasibility-study-next-generation-collider
- ЦЕРН. Соопштение за медиумите – ЦЕРН објавува извештај за изводливоста на можен иден кружен сударач. 31 март 2025 година. Достапно на https://home.cern/news/news/accelerators/cern-releases-report-feasibility-possible-future-circular-collider
- Студијата за изводливост за идниот кружен сударач е финализирана https://home.cern/science/cern/fcc-study-media-kit
- Иден кружен судирач https://home.cern/science/accelerators/future-circular-collider
- FCC: случајот со физиката. 27 март 2024 година. https://cerncourier.com/a/fcc-the-physics-case/
***
Поврзани статии:
- Судири на честички за проучување на „Многу ран универзум“: демонстриран мионски судирач (31 октомври 2024)
- ЦЕРН прославува 70 години научно патување во физиката (2 Февруари 2024)
***
Некои едукативни видеа за FCC:
***
 that the Standard Model cannot address, one may need to look beyond the Standard Model of particle physics and explore the possible existence of new, lighter particles that interact very weakly with Standard Model particles, as well as explore the existence of new, heavier particles beyond the reach of existing LHC facility. The proposed Future Circular Collider (FCC) would make it possible to search for the existence of such fundamental particles beyond the Standard Model.){kind=link}