ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Kina planira izgradnju supersudarača

Već desetljećima su Europa i SAD u vodstvu kad su u pitanju sudarači čestica (engl. particle colliders) visokih energija. No Kina bi sada mogla postati vodećom državom na području fizike čestica. 

Znanstvenici s Instituta za fiziku visokih energija u Pekingu planiraju do 2028. izgraditi „Higgsovu tvornicu“, 52-kilometarski podzemni prsten u kojemu bi se sudarali elektroni i pozitroni. Sudari tih čestica omogućit će preciznije proučavanje Higgsovog bozona nego što je to moguće na mnogo manjem velikom hadronskom sudaraču u CERN-u, europskom laboratoriju za fiziku atoma u Švicarskoj.

Stroj u vrijednosti 3 milijarde dolara smatra se konzervativnim u mogućnostima i cijeni. No Kina se nada da će on biti odskočna daska za sudarače nove generacije – supersudarače protona i protona – u istom tunelu.

Europski i američki timovi pokazuju zanimanje za izgradnju vlastitoga supersudarača, no zbog ogromne količine istraživanja potrebnih za to, datum izgradnje stroja pomiče se na 2035. godinu. Kina u međuvremenu želi izgraditi svoj sudarač elektrona i pozitrona, čak i bez međunarodnih financijskih sredstava, nakon čega bi, čim bude tehnološki moguće, uslijedio supersudarač protona. Budući da se najvjerojatnije neće izgraditi oba supersudarača, već samo jedan, Kina je u prednosti.

Direktor IHEP-a Yifang Wang izjavio je na Međunarodnoj konferenciji iz fizike visokih energija u Valenciji da Kina, kako bi osigurala potporu vlade, želi do 2035. raditi na neposrednijem cilju nego što je supersudarač. Rekao je da nije dovoljno samo govoriti o projektu koji će se realizirati tek za 20 godina.

Sudarači elektrona i pozitrona te hadronski sudarači poput LHC-a međusobno se nadopunjuju. Hadronski sudarači razbijaju protone (svojevrsni hadron koji se sastoji od tri temeljne čestice nazvane kvarkovima) njihovim međusobnim sudarima pri visokim energijama kako bi se vidjelo što pritom nastaje. Strojevi nižih energija u kojima se sudaraju elektroni i pozitroni proizvode čišće sudare koji se mogu lakše analizirati jer već razbijaju temeljne čestice. Ispitujući detalje interakcije Higgsova bozona s ostalim česticama, sudarač koji je predložila Kina trebao bi biti u stanju otkriti je li Higgsov bozon jednostavna čestica ili nešto više egzotično. Znanstvenici bi na taj način mogli otkriti slaže li se ta čestica s pretpostavkama standardnog modela fizike čestica, odnosno postoji li više vrsta Higgsova bozona. 

Stroj će biti veliki korak za Kinu. Njezin najveći trenutačni sudarač ima opseg od samo 240 metara. Prije deset godina kineski bi fizičari sumnjali u svoju sposobnost da budu domaćini 52-kilometarskom stroju, kaže Ian Shipsey, eksperimentalni fizičar na Sveučilištu u Oxfordu, Velika Britanija. No nakon nekoliko uspješnih eksperimenata sa sudaračem i neutrinima, Kina sada „po prvi put ima samopouzdanje da predloži ambiciozan plan za novi stroj“, kaže Shipsey.

Kineska vlada još uvijek nije dala nikakav odgovor u vezi sredstava, no zbog očiglednog sve većeg gospodarskog rasta u zemlji znanstvenici vjeruju da im politička klima ide na ruku. Iako neki tehnički problemi i dalje postoje, poput ogromne količine energije koju će zahtijevati prsten, nijedan nije nerješiv.

Kina je ipak još uvijek daleko od statusa predvodnika u području sudarača. Njezina najveća slabost je premala zajednica fizičara visokih energija te će, ako Kina bude domaćinom supersudarača, projekt morati postati međunarodnim. Nijedna zemlja, naime, ne bi bila u stanju poduzeti takav pothvat sama.

Wang kaže kako bi Kina prihvatila međunarodne financijske doprinose za oba projekta te da bi se prsten uz puno podrške mogao proširiti na 80 kilometara, čime bi se povećao znanstveni okvir (vidi putanju sudara). Sljedeće dvije godine radit će se na skiciranju dizajna i otkrivanju tehničkih poteškoća koje treba riješiti. Slijede detaljni dizajn, budžet i plan lokacije, dok se s izgradnjom može početi za samo pet godina.

Realno gledano, samo će jedan supersudarač biti izgrađen, kaže Shipsey, a ne bi li se on izgradio što prije, o njegovoj najboljoj lokaciji dogovarat će se na svjetskoj razini. Smatra da će, u sljedećih pet godina, kineski planovi rezultirati pozitivnom konkurencijom između Kine, SAD-a i Europe, maksimizirajući mogućnosti za uspješnost jednog kandidata.

Ipak, tu dolazi do problema jer se planira i izgradnja Međunarodnog linearnog sudarača (engl. International Linear Collider, ILC), linearnog akceleratora elektrona i pozitrona koji bi mogao funkcionirati na mnogo višim energijama nego 52-kilometarski prsten u kojemu bi se sudarali elektroni i pozitroni, predložen od strane Kine. Fizičari čvrsto stoje iza projekta, no još uvijek treba osigurati financiranje ili zemlju domaćina, kako navodi Brian Foster koji vodi europski dizajnerski tim ILC-a. On se boji da bi kineski planovi mogli smanjiti potporu tom projektu.

Japan je pokazao veliki interes da bude domaćin ILC-u, ali sugerira da bi Kina mogla uskočiti. Također tvrdi da bi zbog šireg spektra energije kakav ima ICL, u usporedbi s prstenastim sudaračem, linearni akcelerator mogao učiniti više nego proučavati Higgsa – mogao bi istražiti i druge čestice o kojima ne znamo puno, poput gornjeg kvarka, ili bilo koji drugi fenomen koji bi LHC mogao otkriti. 

Izvor: SciAmerican

Podijeli.