O CERN, a Organização Européia de Pesquisa Nuclear, quer construir um colisor de partículas que superará o Large Hadron Collider (LHC). O LHC fez importantes descobertas e as atualizações planejadas de seu poder garantem que continuará trabalhando nos problemas de física no futuro. Mas, eventualmente, não será suficiente para desvendar os segredos da física. Eventualmente, precisaremos de algo maior e mais poderoso.
Digite o colisor circular futuro (FCC.) O FCC excederá o LHC no poder em uma ordem de magnitude. Em 15 de janeiro, a colaboração da FCC lançou seu Relatório de Projeto Conceitual (CDR), que define as opções para o Future Collider Circular do CERN.
A FCC faz parte do roteiro do CERN para o seu futuro. Em 2014, o CERN começou a estudar o conceito da FCC em preparação para a vida após o LHC. O LHC não vai a lugar nenhum tão cedo, na verdade está sendo atualizado agora. Mas há um limite para o que ele pode fazer e um limite para o quão poderoso ele pode ser. Eventualmente, será necessário um sucessor.
"A FCC forneceria colisões elétron-pósitron, próton-próton e íon-íon com energias e intensidades sem precedentes ..."
Comunicado do CERN, 15 de janeiro de 2019.
No momento, este relatório é sobre estratégia e processo. De acordo com um comunicado de imprensa do CERN, a Europa deveria “estar em posição de propor um ambicioso projeto de acelerador pós-LHC no CERN na época da próxima atualização da estratégia”. Ele também diz: "A FCC forneceria colisões elétron-pósitron, próton-próton e íons a energias e intensidades sem precedentes, com a possibilidade de colisões elétron-próton e elétrons".
“O relatório de projeto conceitual da FCC é uma conquista notável. Isso mostra o tremendo potencial da FCC para melhorar nosso conhecimento da física fundamental e para avançar em muitas tecnologias com amplo impacto na sociedade ”, disse Fabiola Gianotti, diretora geral do CERN. "Ao apresentar novos e assustadores desafios, a FCC se beneficiaria muito com a experiência, o complexo de aceleradores e as infraestruturas do CERN, que foram desenvolvidos ao longo de mais de meio século."
O anúncio se concentra na descoberta do Higgs-Boson no LHC. Essa foi uma descoberta notável e há muito prevista pela teoria. Mas ainda não sabemos muito sobre o Higgs-Boson, e entendê-lo exigirá um colisor de partículas mais poderoso que o LHC. Os físicos pensam que o Higgs-Boson poderia abrir uma nova porta para a física, mas para abrir essa porta é necessário um colisor de partículas mais poderoso.
O colisor de prótons da FCC usaria ímãs supercondutores de nova geração e proporcionaria muitas novas oportunidades para estudar física. Ele foi projetado para funcionar com energias de 100 TeV e superiores, o que significa que permitiria o estudo de partículas de Higgs interagindo umas com as outras com extrema precisão.
O novo colisor de partículas também usará seu poder para investigar a matéria escura, para tentar entender a prevalência da matéria sobre a antimatéria e para tentar explicar as massas de neutrinos.
Poderia até encontrar novas partículas maciças e permitiria uma exploração completa do papel da quebra de simetria eletromagnética na história do nosso universo. A FCC também colidiria íons pesados, sustentando um rico programa de física de íons pesados para estudar o estado da matéria no universo primitivo.
Se construída, a FCC estaria no mesmo local que o LHC, a Bacia de Genebra. O novo colisor de partículas teria entre 80 e 100 km (50 a 62 milhas) de diâmetro.
"O objetivo final da FCC é fornecer um anel acelerador de prótons supercondutor de 100 quilômetros, com uma energia de até 100 TeV, o que significa uma ordem de magnitude mais poderosa que o LHC", disse Frédérick Bordry, diretor de Aceleradores e Tecnologia do CERN. “A linha do tempo da FCC prevê começar com uma máquina de elétrons-pósitrons, assim como a LEP precedeu o LHC. Isso permitiria que um programa rico beneficiasse a comunidade de física de partículas ao longo do século XXI. ”
“Os coletores de prótons têm sido a ferramenta de escolha por gerações para se aventurar na nova física em menor escala. Um grande colisor de prótons apresentaria um salto adiante nesta exploração e estenderia decisivamente o programa de física além dos resultados fornecidos pelo LHC e de um possível colisor de elétrons-pósitrons. ” disse o diretor de pesquisa e computação do CERN, Eckhard Elsen.
O novo colisor de partículas seria um grande projeto de engenharia. O custo projetado está na faixa de 9 bilhões de euros para um túnel de 100 km. Se tudo correr conforme o planejado, ele iniciaria seu programa de física em 2040, logo no final do LHC de alta luminosidade. A princípio, o colisor de partículas funcionaria como colisor de elétrons-pósitrons e serviria a comunidade de física por 15 a 20 anos. Em seguida, seria transformado em uma máquina de prótons supercondutora, usando o mesmo túnel, no final dos anos 2050. Isso custaria 15 bilhões de euros adicionais.
Quando construído, o novo colisor de partículas se tornará o centro mundial da pesquisa em física de partículas, da mesma forma que o LHC. Será um impulsionador da inovação em engenharia, tecnologia, ciência e indústria. Também treinará a próxima geração de físicos e pesquisadores.
Fontes:
- Press Release: Colaboração internacional publica projeto de conceito para um futuro colisor circular pós-LHC no CERN
- CERN: LHC de alta luminosidade
- CERN: Futuro Estudo de Colisor Circular
