Fizycy budują największą maszynę w historii. To dopiero początek

Odważna koncepcja naukowców

CERN, czyli Europejska Organizacja Badań Jądrowych, od dekad przewodzi światowej fizyce cząstek. Teraz zamierza postawić kolejny, jeszcze śmielszy krok. W ogłoszonym 31 marca 2025 roku studium wykonalności projektu Future Circular Collider (ang. Przyszły Kolisty Zderzacz, FCC) przedstawia koncepcję budowy nowego akceleratora cząstek o imponującej długości 91 kilometrów. To ponad trzykrotnie więcej niż ma obecny Wielki Zderzacz Hadronów.

FCC ma umożliwić naukowcom zaglądanie w głąb rzeczywistości jeszcze dokładniej niż dotychczas. Jak podkreśliła dyrektor generalna CERN, Fabiola Gianotti:

„Jeśli budowa FCC zostanie zatwierdzona, może stać się najpotężniejszym instrumentem do badania praw natury, jaki kiedykolwiek zbudowaliśmy” – czytamy w portalu Scientific American. 

Projekt FCC ma zostać zrealizowany w dwóch etapach. W pierwszym naukowcy skupią się na zderzaniu elektronów oraz ich antycząstek — pozytonów. Dzięki temu możliwe będzie bardzo precyzyjne badanie bozonu Higgsa. To cząstka, której odkrycie w 2012 roku potwierdziło istnienie tzw. pola Higgsa – niewidzialnej „mgły”, która nadaje masę wszystkiemu we wszechświecie.

W drugiej fazie CERN chce ponownie wykorzystać tunel FCC, by zderzać ze sobą protony, tak jak ma to miejsce obecnie w LHC, ale z o wiele większą energią i dokładnością. Ma to pozwolić na poszukiwanie nowych cząstek i zjawisk wykraczających poza tzw. Model Standardowy, czyli obowiązującą dziś teorię opisującą budowę materii.

Polecamy: Naukowcy ogłaszają przełom w badaniach nad antymaterią i grawitacją

17 miliardów dolarów na nowy akcelerator cząstek

Ambicje są ogromne, ale nowy akcelerator cząstek to także równie ogromny koszt. Projekt kosztowałby 15,3 miliarda franków szwajcarskich, czyli około 17,4 miliarda dolarów. To gigantyczna suma, nawet jak na świat nauki. Dla porównania — budowa największego obecnie zderzacza hadronów kosztowała około 6,5 miliarda dolarów. Jego roczne koszty utrzymania wynoszą natomiast około 1,3–1,5 miliarda dolarów.

CERN zadeklarował, że mógłby pokryć 65 proc. tej kwoty z własnego budżetu, ale to wciąż za mało. Niestety, nie ma jeszcze szczegółowego planu finansowania. Gianotti przyznała, że „scenariusze finansowe pojawią się w późniejszym terminie”.

Projekt FCC jest nie tylko ogromnym wyzwaniem inżynieryjnym i naukowym, ale też politycznym. Aby go zrealizować, CERN będzie musiał zdobyć poparcie wielu państw oraz przekonać decydentów, że warto inwestować miliardy dolarów w badania, których efekty być może poznamy dopiero za kilkadziesiąt lat.

FCC nie jest jedynym graczem

Choć Future Circular Collider to obecnie najbardziej zaawansowany projekt nowego akceleratora cząstek, nie jest jedyną możliwością braną pod uwagę przez naukowców. Istnieją także inne koncepcje, które mogą realizować podobne cele badawcze — często przy mniejszych kosztach.

Jednym z najpoważniejszych konkurentów FCC jest International Linear Collider (ILC), czyli Międzynarodowy Zderzacz Liniowy, planowany w Japonii. Zamiast kolistego tunelu, jak w FCC, ILC miałby liniową konstrukcję o długości około 20 kilometrów. Dzięki temu byłby prostszy w budowie, a straty energii – mniejsze. Japoński zderzacz mógłby również ruszyć wcześniej, ponieważ projekt jest już technicznie dobrze przygotowany. Jednak od lat boryka się z brakiem politycznego poparcia i niepewnym źródłem finansowania.

Z kolei Chiny planują własną wersję dużego kolistego zderzacza – Circular Electron Positron Collider (ang. Okrągły Zderzacz Elektronów i Pozytonów, CEPC). Miałby on obwód około 100 kilometrów i działałby podobnie do FCC w swojej pierwszej fazie. Chińskie władze wykazują duże zainteresowanie tym projektem, dostrzegając w nim nie tylko potencjał naukowy, ale również wartość prestiżową. Budowa CEPC planowana jest na drugą połowę lat 30., co czyni go realnym konkurentem dla europejskiej inicjatywy.

Dyskusje o tym, który z projektów otrzyma zielone światło, toczą się nie tylko na poziomie naukowym, ale i geopolitycznym. W tle pojawia się pytanie: kto jako pierwszy stworzy nową generację „maszyny do odkrywania cząstek”? I czy świat ma środki – oraz wolę – by finansować więcej niż jeden taki projekt naraz?

Szukasz inspirujących i jakościowych treści? Sięgnij po kwartalnik Holistic News!

Co z tego ma zwykły człowiek?

Na koniec warto sobie zadać pytanie, jakie korzyści ma zwykły człowiek z budowy astronomicznie drogich urządzeń naukowych jak zderzacze hadronów? Co ciekawe, to nowy akcelerator cząstek może nam dać więcej, niż nam się może wydawać.

To właśnie z potrzeby przetwarzania ogromnych ilości danych w CERN narodziła się technologia, bez której dziś nie wyobrażamy sobie życia — World Wide Web, czyli podstawa współczesnego internetu. Podobnie wiele zaawansowanych technologii wykorzystywanych w diagnostyce medycznej, takich jak pozytonowa tomografia emisyjna czy terapia protonowa w leczeniu nowotworów, zostało rozwiniętych lub ulepszonych dzięki badaniom prowadzonym przy użyciu zderzaczy.

Jednak największą wartością tych maszyn może być coś mniej namacalne. To zdolność do zmieniania naszego rozumienia świata. Badania prowadzone w CERN, często nie przynoszą natychmiastowych korzyści, ale z czasem prowadzą do przełomów, które zmieniają całą cywilizację. Tak jak odkrycie elektronów doprowadziło do powstania komputerów, tak dziś poszukiwanie cząstek i zjawisk spoza Modelu Standardowego może za kilkadziesiąt lat zaowocować opracowaniem technologii, których jeszcze nie potrafimy sobie wyobrazić. W tym sensie zderzacze to inwestycja nie tylko w naukę, ale i w przyszłość nas wszystkich.

Polecamy: Pomyłki naukowców się zdarzają. Przykłady błędów uczonych, które wyszły na jaw