Ҷустуҷӯи ҷавобҳо ба саволҳои кушод (масалан, кадом зарраҳои бунёдӣ материяи торикро ташкил медиҳанд, чаро материя дар коинот бартарӣ дорад ва чаро асимметрияи материя-антиматерия вуҷуд дорад, зарраҳои қувва барои ҷозиба чист, энергияи торикӣ, массаи нейтрино ва ғ.), ки Модели стандартӣ онҳоро ҳал карда наметавонад, мумкин аст, ки берун аз Модели стандартӣ назар андозед ва мавҷудияти заррачаҳои заиф бо модели навро омӯхтан лозим аст. ҳамчун омӯхтани мавҷудияти зарраҳои нав ва вазнинтар аз дастрасии иншооти мавҷудаи LHC. Коллайдери пешниҳодшудаи ояндаи даврӣ (FCC) имкон медиҳад, ки мавҷудияти чунин зарраҳои бунёдиро берун аз модели стандартӣ ҷустуҷӯ кунанд. Шӯрои CERN ҳоло ҳисоботи асосноккунии техникӣ-иқтисодии FCC-ро баррасӣ кард. Қарори ниҳоӣ дар бораи сохтмони FCC аз ҷониби Шӯрои CERN тақрибан соли 2028 интизор аст. Агар тасдиқ карда шавад, сохтмони FCC метавонад дар соли 2030 оғоз шавад. Он тақрибан 100 километрро ташкил хоҳад дод, ки тақрибан 200 метр аз замин дар наздикии ҳамон маконе бо LHC дар наздикии Женева ҷойгир аст. Он ба Коллайдери Калон Адрон (LHC), ки бояд дар соли 2041 ба охир мерасад. FCC дар ду марҳила амалӣ карда мешавад. Марҳилаи аввал, FCC-ee як коллайдери электрон-позитронӣ барои андозагирии дақиқ дар самти ҷустуҷӯи зарраҳои сабуктар хоҳад буд, ки барномаи тадқиқотии 15-соларо аз охири солҳои 2040 пешниҳод мекунад. Баъди ба охир расидани ин марҳила дар ҳамон туннель мошини дуюм, FCC-hh (энергияи баланд) ба кор андохта мешавад. Марҳилаи дуюм ҳадафи расидан ба энергияи бархӯрди 100 TeV (хеле баландтар аз 13 TeV LHC) барои ҷустуҷӯи зарраҳои вазнинтар аст. Ин марҳила дар солҳои 2070-ум ба кор андохта шуда, то охири асри 21 идома хоҳад кард.
Рӯзҳои 6-7 ноябри соли 2025 Шӯрои CERN (иборат аз вакилони кишварҳои узв ва узви шарики CERN) натиҷаи Асосноккунии техникӣ-иқтисодии пешниҳодшудаи коллайдери ояндаи даврӣ (FCC)-ро баррасӣ кард.
Қаблан, CERN тадқиқотеро барои арзёбии имконпазирии Коллайдери Ояндаи Circular Circular (FCC) дар ҳамкорӣ бо муассисаҳои кишварҳои узв ва шарики аъзои CERN ва берун аз он анҷом дод. Ҳисобот 31 марти соли 2025 нашр шудааст, ки аз ҷониби мақомоти зертобеи Шӯрои CERN баррасӣ шудааст. Ҳисобот инчунин аз ҷониби кумитаҳои мустақили коршиносон баррасӣ карда шуд, ки дар он гуфта мешавад, ки FCC дар асоси ҳуҷҷатҳои пешниҳодшуда аз ҷиҳати техникӣ имконпазир аст.
Вакилони Шӯрои CERN ҳоло ҳисоботи асосноккунии техникӣ-иқтисодии FCC-ро рӯзҳои 6-7 ноябри соли 2025 дар як ҷаласаи махсус баррасӣ карданд ва ба хулосае омаданд, ки Асосҳои техникӣ-иқтисодӣ барои идомаи таҳқиқоти FCC замина фароҳам меорад. Ин як қадами муҳим барои тасдиқи эҳтимолии FCC аз ҷониби Шӯрои CERN дар моҳи майи соли 2026 мебошад, вақте ки ҳама тавсияҳо барои баррасӣ ба он пешниҳод карда мешаванд. Қарори ниҳоӣ дар бораи сохтмони FCC аз ҷониби Шӯрои CERN тақрибан соли 2028 интизор аст.
Collider Circular Circular Future (FCC) яке аз бархӯрдҳои зарраҳои насли оянда дар CERN мебошад. Интизор меравад, ки он дар соли 2041 ба анҷом расидани кораш ба охир мерасад. Дар айни замон CERN барои муайян кардани коллайдери навбатӣ барои муваффақ шудан ба LHC, ки қувваи кории кунунии CERN мебошад, кор мекунад.
Коллайдери калони адронӣ (LHC) соли 2008 мавриди баҳрабардорӣ қарор гирифта, як коллайдери даврашакл буда, гирдаш 27 км буда, дар наздикии Женева 100 метр зери замин ҷойгир аст. Дар айни замон, он бузургтарин ва пурқувваттарин коллайдер дар ҷаҳон аст, ки бо энергияи 13 тераэлектронволт (TeV) бархӯрдҳоро тавлид мекунад, ки баландтарин энергияест, ки то имрӯз ба даст овардааст. Он адронҳоро то ба суръати рӯшноӣ метезонад ва сипас онҳоро бо тақлид ба шароити коиноти ибтидоӣ бархӯрд мекунад.
| Суръатдиҳандаҳои заррачаҳо/коллайдерҳо тирезаҳо ба олами хеле барвақт мебошанд |
| "Коиноти хеле барвақт" ба марҳилаи аввалини коинот (се дақиқаи аввал пас аз таркиши Калон) дахл дорад, ки он хеле гарм буд ва коинот комилан зери таъсири радиатсионӣ қарор дошт. Давраи Планк давраи аввали давраи радиатсионӣ мебошад, ки аз таркиши бузург то 10 давом кард.-43 с. Бо ҳарорати 1032 К, дар ин давра коинот хеле гарм буд. Давраи Планк пас аз давраи кварк, лептон ва ядрой; ҳамаашон кӯтоҳмуддат буданд, вале бо ҳарорати бениҳоят баланд хос буданд, ки дар баробари васеъ шудани коинот тадриҷан паст мешуд. Омӯзиши мустақими ин марҳилаи аввалини коинот имконнопазир аст. Он чизе, ки метавон кард, аз нав ба вуҷуд овардани шароити ин марҳилаи коинот дар суръатбахшҳои зарраҳо. Маълумоте, ки дар натиҷаи бархӯрди зарраҳо дар акселераторҳо/коллайдерҳо тавлид мешаванд, равзанаи ғайримустақимро ба олами барвақт пешкаш мекунанд. Коллайдерҳо асбобҳои хеле муҳими тадқиқотӣ дар физикаи зарраҳо мебошанд. Инҳо мошинҳои даврашакл ё хатӣ мебошанд, ки зарраҳоро ба суръати хеле баланд наздик ба суръати рӯшноӣ метезонанд ва ба онҳо имкон медиҳанд, ки ба заррачаи дигаре, ки аз самти муқобил ё бар зидди ҳадаф бархӯрда шаванд. Бархӯрдҳо ҳарорати бениҳоят баландро бо тартиби триллионҳо Келвин ба вуҷуд меоранд (ба шароитҳое, ки дар давраҳои аввали давраи радиатсионӣ мавҷуд буданд). Энергияҳои зарраҳои бархӯрд илова карда мешаванд, аз ин рӯ энергияи бархӯрд баландтар аст. Энергияи бархӯрд ба материя дар шакли заррачаҳо табдил меёбад, ки аз рӯи симметрияи масса-энергетикӣ дар олами барвақт вуҷуд доштанд. Масалан, вақте ки электронҳои зарраҳои субатомӣ бо шарикони позитронҳои зидди моддаҳои худ бархӯрданд, материя ва зидди моддаҳо нест мешаванд ва энергия хориҷ мешавад. Намудҳои гуногуни заррачаҳои нави элементарӣ аз энергияи ҷудошуда конденсат мешаванд. Заррачаҳои нав метавонанд бозонҳои Хиггс ё кваркҳои боло бошанд, ки навъҳои хеле вазнини блокҳои сохтмонии субатомӣ мебошанд. Шояд зарраҳои материяи торик ва зарраҳои суперсимметрӣ низ чизе, ки ҳанӯз кашф нашудааст. Чунин таъсири мутақобилаи зарраҳои энергияи баланд дар шароите, ки дар олами барвақти коинот вуҷуд доштанд, ба ҷаҳони ба таври дигар дастнорас дар он замон равзана мебахшад ва таҳлили ҳосили бархӯрдҳо фаҳмиши моро дар бораи зарраҳои бунёдӣ ғанӣ мегардонад ва роҳи фаҳмидани қонунҳои танзимкунандаи физикаро пешниҳод мекунад. Суръатдиҳандаҳои зарраҳо ҳамчун асбоби тадқиқотӣ барои омӯзиши коиноти хеле барвақт истифода мешаванд. Коллайдерҳои адронӣ (махсусан Коллайдерҳои калони адронӣ LHC-и CERN) ва коллайдерҳои электрон-позитронӣ дар таҳқиқи коиноти хеле барвақт дар ҷои авваланд. Таҷрибаҳои ATLAS ва CMS дар коллайдери калон (LHC) дар кашфи бозони Хиггс дар соли 2012 муваффақ буданд. (Сарчашма: Коллайдерҳои зарраҳо барои омӯзиши "Коиноти хеле барвақт": коллайдери Муон нишон дод) |
Коллайдери бузурги адронии дорои равшании баланд (HL - LHC) -и CERN кори LHC-ро тавассути афзоиши шумораи бархӯрдҳо афзоиш медиҳад, то барои омӯзиши механизмҳои маълум муфассалтар имкон диҳад. Эҳтимол дорад, ки он то соли 2029 ба кор андохта шавад.
Коллайдери пешниҳодшудаи ояндаи даврӣ (FCC) як коллайдери баландтари зарраҳо нисбат ба коллайдери калонтари гидронӣ хоҳад буд. Барои омӯхтани мавҷудияти зарраҳои нав ва вазнинтар аз дастрасии Коллайдери Калони Адрон (LHC) ва мавҷудияти зарраҳои сабуктаре, ки бо зарраҳои модели стандартӣ хеле заиф таъсир мекунанд, тарҳрезӣ шудааст, FCC тақрибан 100 км гардиш хоҳад дошт, ки тақрибан 200 метр аз замин дар наздикии ҳамон макон бо LHC ҷойгир аст. Агар тасдиқ карда шавад, сохтмони FCC метавонад дар солҳои 2030 оғоз шавад.
FCC дар ду марҳила амалӣ карда мешавад. Марҳилаи аввал, FCC-ee як коллайдери электрон-позитронӣ барои андозагирии дақиқ хоҳад буд. Он як барномаи тадқиқотии 15-соларо аз охири солҳои 2040 пешниҳод мекунад. Пас аз ба итмом расидани ин марҳила, дар ҳамон нақб мошини дуюм, FCC-hh (энергияи баланд) ба кор андохта мешавад. Ҳадафи он расидан ба энергияи бархӯрди адронҳо (протонҳо) ва ионҳои вазнини 100 TeV. FCC-hh дар солҳои 2070 фаъолият хоҳад кард ва то охири асри 21 кор хоҳад кард.
Чаро FCC лозим аст? Он ба кадом мақсад хизмат хоҳад кард?
Тамоми олами мушоњидашаванда, аз он љумла тамоми материяњои оддии барионї, ки мо њамаи онро ташкил медињем, танњо 4.9%-и таркиби энергияи массаи коинотро ташкил медињад. Материяи торикии ноаён то 26.8% -ро ташкил медиҳад (дар ҳоле ки 68.3% боқимондаи энергияи массаи коинот энергияи торик аст). Маълум нест, ки материяи торик дар асл чист. Модели стандартии (SM) физикаи заррачаҳо зарраҳои бунёдии дорои хосиятҳое надоранд, ки барои материяи торикӣ заруранд. Гумон меравад, ки шояд "заррачаҳои суперсимметрӣ", ки шарики зарраҳои Модели Стандарт мебошанд, материяи торикро эҷод мекунанд. Ё шояд ҷаҳони параллели материяи торик вуҷуд дорад. WIMPs (Зарраҳои массивии мутақобилан суст), аксионҳо ё нейтриноҳои стерилӣ зарраҳои фарзияи "Бештар аз модели стандартӣ" (BSM) мебошанд, ки номзадҳои пешбаранд. Бо вуҷуди ин, дар ошкор кардани чунин зарраҳо ҳанӯз муваффақият ба даст наомадааст. Саволҳои дигари кушод мавҷуданд (ба монанди асимметрияи материя-антиматерӣ, ҷозиба, энергияи торик, нейтриномас ва ғайра), ки Модели Стандарт ҷавоб дода наметавонад. Инчунин, нақши майдони Хиггс дар эволютсияи коинот пас аз кашфи бозони Хиггс дар соли 2012 аз ҷониби таҷрибаҳои ATLAS ва CMS дар Коллайдери Калони Адрон (LHC) баррасӣ шуд.
Ҷавобҳои имконпазир ба саволҳои кушодаи дар боло зикршуда берун аз Модели стандартии физикаи зарраҳо ҳастанд. Ба кас лозим меояд, ки мавҷудияти зарраҳои нав ва сабуктареро, ки бо зарраҳои модели стандартӣ хеле заиф мутақобила мекунанд, омӯхтан лозим аст. Ин миқдори зиёди маълумот ҷамъоварӣ ва ҳассосияти хеле баландро ба сигналҳои истеҳсоли чунин зарраҳо талаб мекунад, ки дар доираи марҳилаи якуми FCC, яъне FCC-ee (ченкунии дақиқ) мебошанд. Инчунин омӯхтани мавҷудияти зарраҳои нав ва вазнинтаре, ки иншоотҳои энергетикиро талаб мекунанд, ҳатмист. FCC-hh (энергияи баланд), марҳилаи дуюми FCC ҳадафи расидан ба энергияи бархӯрди 100 ТеВ мебошад (ки ин аз 13 TeV LHC хеле баландтар аст). Дар мавриди шакли коллайдери марҳилаи якуми электрон-позитрон (e+e-), шакли даврашакл бартарӣ дода шуд (нисбат ба хаттӣ), зеро шакли давравӣ равшании баландтарро имкон медиҳад, то чор таҷриба ва инфрасохтори навбатии фазаи дуюми коллайдери адронҳои дорои энергияи баландро пешниҳод кунад.
***
АДАБИЁТ:
- ЦЕРН. Варақаи матбуотӣ - Шӯрои CERN асосноккунии техникӣ-иқтисодии коллайдери насли ояндаро баррасӣ мекунад. 10 ноябри соли 2025. Дар дастрас https://home.cern/news/press-release/accelerators/cern-council-reviews-feasibility-study-next-generation-collider
- ЦЕРН. Пресс-релиз - CERN гузоришро дар бораи имконпазирии имконпазирии коллайдери ояндаи даврӣ нашр мекунад. 31 марти соли 2025. Дар дастрас аст https://home.cern/news/news/accelerators/cern-releases-report-feasibility-possible-future-circular-collider
- Таҳлили техникӣ-иқтисодии коллайдери ояндаи даврӣ ҳоло ба итмом расидааст https://home.cern/science/cern/fcc-study-media-kit
- Коллайдери ояндаи даврӣ https://home.cern/science/accelerators/future-circular-collider
- FCC: парвандаи физика. 27 марти 2024. https://cerncourier.com/a/fcc-the-physics-case/
***
Мақолаҳои марбута:
- Коллайдерҳои зарраҳо барои омӯзиши "Коиноти хеле барвақт": коллайдери Муон нишон дод (31 октябр 2024)
- CERN 70-солагии Сафари илмӣ дар физикаро ҷашн мегирад (2 феврали 2024)
- Дар ниҳоят мо аз чӣ иборатем? Блокҳои бунёдии коинот кадомҳоянд? (8 ноябри 2021)
***
Баъзе видеоҳои таълимӣ дар 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}