شتابدهندهٔ ذرات بعدی چه شکلی خواهد بود؟ آیا شتابدهندهٔ آینده، بزرگترین ماشین علمی تاریخ خواهد بود؟ طرحی که تا سال ۲۱۰۰ به دانش خدمت خواهد کرد
برخورددهندهٔ هادرونی بزرگ یا LHC، همان غول زیرزمینی معروفیست که در مرز سوئیس و فرانسه دهها سال است سعی در پاسخ دادن به رازهای عالم است. این شتابدهنده، ذراتی مثل پروتونها و یونهای سنگین را تا نزدیکی سرعت نور شتاب میدهد و با برخورد آنها، دادههایی تولید میکند که بخشهایی از فیزیک نظری را به واقعیت پیوند میزند. اما این هیولای علمی دیگر به سقف توان خودش نزدیک شده و نمیتواند به انرژیهای بالاتر برسد.
در همین نقطه، پژوهشگران در CERN (سازمان اروپایی پژوهشهای هستهای) تصمیم گرفتهاند آینده را بسازند. آیندهای که نام آن برخورددهندهٔ مدور آینده یا FCC (Future Circular Collider) است. ماشینی بسیار بزرگتر، در رفای بیشتر، پرقدرتتر و پیچیدهتر از هر چیزی که تاکنون ساختهایم.
سه برابر بزرگتر از LHC، در دل کوه، زیر دریاچه، میان دو کشور
نتیجهٔ یک پژوهش تازه که حاصل بررسی بیش از ۱۰۰ سناریو برای طراحی این شتابدهندهٔ جدید است، نشان میدهد که FCC باید حلقهای با محیطی به طول ۹۰٫۷ کیلومتر داشته باشد. این در حالیست که محیط حلقهٔ LHC تنها ۲۷ کیلومتر است.
عمق قرارگیری FCC هم تقریباً ۲۰۰ متر خواهد بود؛ یعنی دو برابر عمیقتر از LHC. این حلقهٔ زیرزمینی از شرق ژنو عبور میکند، از زیر دریاچهٔ ژنو میگذرد، دامنهٔ کوههای آلپ را قطع میکند و بخشی از سرزمینهای سوئیس و فرانسه را در بر میگیرد.
در طراحی این شتابدهنده، بیشترین دقت صرف شده تا هم بهرهوری علمی بالا باشد، هم کمترین آسیب و اختلال برای مردم و محیطزیست اطراف ایجاد شود. برای همین، نمایندگان دولتهای سوئیس و فرانسه، همراه با مقامهای محلی و شهری، در این پژوهش مشارکت داشتند.
شتابدهندهای که هم به دانش کمک میکند، هم آب گرم خانهها را تأمین میکند
نکتهای که برخورددهندهٔ مدور آینده را از بسیاری پروژههای مشابه متمایز میکند، توجه بسیار جدی آن به پایداری و سازگاری با محیطزیست است. هدف این است که از لحظهٔ طراحی تا روزی که FCC روزی بازنشسته شود، این پروژه به عنوان الگویی جهانی برای زیربناهای علمی سبز شناخته شود.
برای نمونه، یکی از برنامههای آینده این است که گرمای حاصل از ارتقاء LHC برای گرم کردن آب مصرفی در روستاهای اطراف ژنو استفاده شود. چنین استفادههایی از انرژیِ به ظاهر دورریختنی، نه تنها خلاقانه و دوستدار طبیعت است، بلکه باعث نزدیکی بیشتر پروژههای علمی به زندگی روزمرهٔ مردم میشود.
برآورد هزینه و زمانبندی: از ۲۰۳۰ تا ۲۱۰۰
کل بودجهٔ پیشبینیشده برای ساخت FCC چیزی حدود ۱۵ میلیارد فرانک سوئیس (معادل تقریبی ۱۷٫۵ میلیارد دلار آمریکا) است. این رقم از بودجهٔ سالانهٔ CERN تأمین میشود و طی یک بازهٔ ۱۲ ساله در چند مرحله خرج خواهد شد.
ساخت فاز نخست این برخورددهنده از دههٔ ۲۰۳۰ آغاز میشود. در این مرحله، FCC برای برخورد الکترونها (Electrons) و پادذراتشان، یعنی پوزیترونها (Positrons) طراحی شده است؛ فرآیندی که در آن برخورد ذرات ماده و پادماده، پنجرهای تازه به درک ساختار بنیادین کیهان باز میکند.
در فاز دوم، که احتمالاً در دههٔ ۲۰۷۰ شروع میشود، این ماشین به برخورددهندهٔ پروتون-پروتون ارتقاء مییابد؛ یعنی بهنوعی جایگزینی برای LHC.
این پروژه در صورت اجرای کامل، میتواند تا سال ۲۱۰۰ فعال باشد؛ یعنی نزدیک به یک قرن خدمت مداوم به دانش بشر.
آیا همین نام بر روی برخورددهنده بعدی گذاشته خواهد شد؟ و تصمیمگیری نهایی چه زمانی خواهد بود؟
مشخص نیست که همین نام «برخورددهندهٔ مدور آینده» یا FCC مینامند، نهایت باقی خواهد ماند یا نه. ممکن است پس از تصویب نهایی یا در جریان اجرای پروژه، نام رسمی دیگری برای آن انتخاب شود.
تا اینجای کار، شورای علمی CERN برنامه دارد در نوامبر امسال جلسهای تخصصی دربارهٔ آیندهٔ این پروژه برگزار کند. اما تصمیم نهایی برای آغاز ساخت FCC تا پیش از سال ۲۰۲۸ گرفته نخواهد شد.
نتیجهگیری: چشماندازی بلند برای علم، طبیعت و جامعه
برخورددهندهٔ مدور آینده، فقط یک پروژهٔ علمی برای دانشمندان فیزیک نیست. این طرح، نمایندهٔ نسلی از زیرساختهای علمی آیندهمحور، مسئولانه و مردممحور است.
از تحقیق در مرزهای فیزیک گرفته تا گرمایش خانههای محلی، از گفتوگو با مردم تا تعهد به زمین، FCC میخواهد نقطهٔ تلاقی علم و زندگی باشد.
و شاید، این بار، داستان فیزیک کوانتومی نه در لولههای خلأ و فرمولهای انتزاعی، که در آبگرم خانههای مردم روستایی، تبلور پیدا کند.
مطالب مرتبط
