شتاب دهندهٔ ذرات بعدی چه شکلی خواهد بود؟ آیا شتاب دهندهٔ آینده، بزرگ ترین ماشین علمی تاریخ خواهد بود؟ طرحی که تا سال 2100 به دانش خدمت خواهد نمود
به گزارش بیست آمار، برخورددهندهٔ هادرونی بزرگ یا LHC، همان غول زیرزمینی معروفی ست که در مرز سوئیس و فرانسه ده ها سال است سعی در پاسخ دادن به رازهای عالم است. این شتاب دهنده، ذراتی مثل پروتون ها و یون های سنگین را تا نزدیکی سرعت نور شتاب می دهد و با برخورد آن ها، داده هایی فراوری می نماید که بخش هایی از فیزیک نظری را به واقعیت پیوند می زند. اما این هیولای علمی دیگر به سقف توان خودش نزدیک شده و نمی تواند به انرژی های بالاتر برسد.
در همین نقطه، پژوهشگران در CERN (سازمان اروپایی پژوهش های هسته ای) تصمیم گرفته اند آینده را بسازند. آینده ای که نام آن برخورددهندهٔ مدور آینده یا FCC (Future Circular Collider) است. ماشینی بسیار بزرگ تر، در رفای بیشتر، پرقدرت تر و پیچیده تر از هر چیزی که تا به امروز ساخته ایم.
سه برابر بزرگ تر از LHC، در دل کوه، زیر دریاچه، میان دو کشور
نتیجهٔ یک پژوهش تازه که حاصل آنالیز بیش از 100 سناریو برای طراحی این شتاب دهندهٔ نو است، نشان می دهد که FCC باید حلقه ای با محیطی به طول 90.7 کیلومتر داشته باشد. این در حالی ست که محیط حلقهٔ LHC تنها 27 کیلومتر است.
عمق قرارگیری FCC هم تقریباً 200 متر خواهد بود؛ یعنی دو برابر عمیق تر از LHC. این حلقهٔ زیرزمینی از شرق ژنو عبور می نماید، از زیر دریاچهٔ ژنو می گذرد، دامنهٔ کوه های آلپ را قطع می نماید و بخشی از سرزمین های سوئیس و فرانسه را در بر می گیرد.
در طراحی این شتاب دهنده، بیشترین دقت صرف شده تا هم بهره وری علمی بالا باشد، هم کمترین آسیب و اختلال برای مردم و محیط زیست اطراف ایجاد گردد. برای همین، نمایندگان دولت های سوئیس و فرانسه، همراه با مقام های محلی و شهری، در این پژوهش مشارکت داشتند.
شتاب دهنده ای که هم به دانش یاری می نماید، هم آب گرم خانه ها را تأمین می نماید
نکته ای که برخورددهندهٔ مدور آینده را از بسیاری پروژه های مشابه متمایز می نماید، توجه بسیار جدی آن به پایداری و سازگاری با محیط زیست است. هدف این است که از لحظهٔ طراحی تا روزی که FCC روزی بازنشسته گردد، این پروژه به عنوان الگویی جهانی برای زیربناهای علمی سبز شناخته گردد.
برای نمونه، یکی از برنامه های آینده این است که گرمای حاصل از ارتقاء LHC برای گرم کردن آب مصرفی در روستاهای اطراف ژنو استفاده گردد. چنین استفاده هایی از انرژیِ به ظاهر دورریختنی، نه تنها خلاقانه و دوستدار طبیعت است، بلکه باعث نزدیکی بیشتر پروژه های علمی به زندگی روزمرهٔ مردم می گردد.
برآورد هزینه و زمان بندی: از 2030 تا 2100
کل بودجهٔ پیش بینی شده برای ساخت FCC چیزی حدود 15 میلیارد فرانک سوئیس (معادل تقریبی 17.5 میلیارد دلار آمریکا) است. این رقم از بودجهٔ سالانهٔ CERN تأمین می گردد و طی یک بازهٔ 12 ساله در چند مرحله خرج خواهد شد.
ساخت فاز نخست این برخورددهنده از دههٔ 2030 آغاز می گردد. در این مرحله، FCC برای برخورد الکترون ها (Electrons) و پادذرات شان، یعنی پوزیترون ها (Positrons) طراحی شده است؛ فرآیندی که در آن برخورد ذرات ماده و پادماده، پنجره ای تازه به درک ساختار بنیادین کیهان باز می نماید.
در فاز دوم، که احتمالاً در دههٔ 2070 آغاز می گردد، این ماشین به برخورددهندهٔ پروتون-پروتون ارتقاء می یابد؛ یعنی به نوعی جایگزینی برای LHC.
این پروژه در صورت اجرای کامل، می تواند تا سال 2100 فعال باشد؛ یعنی نزدیک به یک قرن خدمت مداوم به دانش بشر.
آیا همین نام بر روی برخورددهنده بعدی گذاشته خواهد شد؟ و تصمیم گیری نهایی چه زمانی خواهد بود؟
تعیین نیست که همین نام برخورددهندهٔ مدور آینده یا FCC می نامند، نهایت باقی خواهد ماند یا نه. ممکن است پس از تصویب نهایی یا در جریان اجرای پروژه، نام رسمی دیگری برای آن انتخاب گردد.
تا اینجای کار، شورای علمی CERN برنامه دارد در نوامبر سال جاری جلسه ای تخصصی دربارهٔ آیندهٔ این پروژه برگزار کند. اما تصمیم نهایی برای آغاز ساخت FCC تا پیش از سال 2028 گرفته نخواهد شد.
نتیجه گیری: چشم اندازی بلند برای علم، طبیعت و جامعه
برخورددهندهٔ مدور آینده، فقط یک پروژهٔ علمی برای دانشمندان فیزیک نیست. این طرح، نمایندهٔ نسلی از زیرساخت های علمی آینده محور، مسئولانه و مردم محور است.
از تحقیق در مرزهای فیزیک گرفته تا گرمایش خانه های محلی، از گفت وگو با مردم تا تعهد به زمین، FCC می خواهد نقطهٔ تلاقی علم و زندگی باشد.
و شاید، این بار، داستان فیزیک کوانتومی نه در لوله های خلأ و فرمول های انتزاعی، که در آب گرم خانه های مردم روستایی، تبلور پیدا کند.
منبع: یک پزشک