پیش از این درباره ی LHC یا همان برخورددهنده ذرات صحبت کرده بودیم، اینک مرکز تحقیقات سرن از ساخت جایگزینی برای آن به نام FCC که برخورددهنده ذرات به مراتب قوی تری ست، خبر می دهد.
طبق چیزی که مرکز تحقیقات سرن منتشر ساخته است، برخورددهنده ی FCC تا سال ۲۰۴۰ ساخته شده و وارد فاز بهره برداری می گردد. به گفته ی محققان سرن، در صورت موفقیت آمیز پیش رفتن پروژه ساخت FCC، پیشرفت های قابل توجهی در کشف فیزیک ذرات و ماده ی تاریک خواهیم داشت.
در حال حاضر مدل مفهومی برخورد دهنده یا همان شتاب دهنده ی نسل جدید که FCC نام گذاری شده است، ایجاد گردیده و می توان گفت که پروژه ی جدید بارها و بارها عظیم تر از چیزی ست که در LHC دیده بودیم.
وعده ی فیزیکدانان و محققان برجسته ی مرکز سرن بر آن است که شتاب دهنده ی ذرات جدید (FCC) می تواند رازهای بزرگترین از ذرات بنیادین جهان هستی برملا سازد.
ساختار برخورددهنده FCC
برخورددهنده FCC به شکل مدور ساخته خواهد شد. می توانیم آن را به تونلی بسیار بزرگ (نزدیک به ۱۰۰ کیلومتر طول) توصیف کنیم که قرار است ذرات را در طول خود با شتاب فوق تصور پرتاب کند. این تونل مدور در خارج شهر ژنو سوئیس و در مسیر زیرزمینی ساخته خواهد شد.
جالب است بدانید که شتاب دهنده ی فعلی یعنی LHC، تنها ۲۷ کیلومتر طول داشت و با توجه به افزایش طول تونل مدور FCC، می توانیم چیزی در حدود ۷ برابر انرژی برخورد بالاتر در این برخورددهنده ی جدید به دست بیاوریم. ۷ برابر انرژی برخورد بالاتر یعنی رسیدن به لحظه ی خلق ذراتی که در سرعت و انرژی پایین تر، قابل دست یابی نبودند.
عظمت این پروژه مانع از آن می شود که به سرعت شاهد ساخت و پیشبرد آن باشیم، بلکه قرار است بخشی از آن در سال ۲۰۴۰ میلادی به LHC کنونی افزوده شود. این شکل از شتاب دهنده با قدرت برخورددهی الکترون و پوزیترون خواهد بود. اما طبق برنامه در سال ۲۰۵۰ نیز فاز دیگری از پروژه اجرایی شده و بخش برخورددهنده ی پروتون و پروتون نیز به آن اضافه می گردد.
لازم به ذکر است که برای این دو مرحله چیزی در حدود ۲۴ میلیارد یورو سرمایه اولیه مورد نیاز پیش بینی شده است.
کنترل دقیق انرژی و شتاب در برخورد دهنده FCC
با توجه به ساختار و قدرت بالاتری که در میدان عمل شتاب دهنده و برخورد دهنده FCC وجود خواهد داشت، برخورد ذرات در آن با کنترل بالاتری در انرژی و جهت گیری صورت می گیرد.
برخورد الکترون- پوزیترون
در LHC با برخورد دادن ذرات الکترون و پوزیترون به سمت کشف ذره ی بوزون هیگز (یعنی همان نطفه ی آفرینش) رفتیم. اما حین برخورد این دو ذره از پروتون نیز استفاده می شد، و این موضوع موجب می گردید تا ذرات ضایعاتی نیز در LHC منتشر گردند. در واقع شکست پروتون کوارک ها را به بیرون بسط داده و شلوغی بی فایده ای در میدان برخورد ایجاد می کند. اما در مدل FCC، برخورد به شکلی رخ می دهد که به جز بوزون هیگز هیچ ذرات اضافی دیگری از شکافت حاصل نخواهد شد.
برخورد پروتون- پروتون
شتاب دهنده ی FCC در طرح مفهومی که برای سال ۲۰۵۰ میلادی متصور شده است، قادر به برخورد دادن پروتون- پروتون با انرژی نزدیک به ۱۰۰ تریلیون الکترون ولت خواهد بود. این یعنی نقطه ای از شتاب و انرژی که هرگز پیش از آن بشر بدان دست پیدا نکرده ست. در این نقطه از شتاب و انرژی برخورد پروتون با پروتون، ذراتی را خلق خواهد کرد و از شکافت آن ها ذراتی متولد می شوند که احتمالا پیش از این شناختی نسبت به آن ها نداشته ایم.
محققان سرن مدعی هستند که در صورت انجام پذیرفتن این پروژه، می توانند جهان را تنها یک تریلیونم ثانیه پیش از بیگ بنگ مشاهده کرده و شبیه سازی اش کنند.
چنین چیزی مستقیما به آن معناست که علم فیزیک در حوالی سال ۲۰۵۰ میلادی، قدم های بزرگ و تکان دهنده ای در عالم خود برخواهد داشت. احتمالا درهای جدیدی از کشف ذرات حیات و چیزی که منشاء آفرینش است را با نسل جدید شتاب دهنده هادرونی درک خواهیم کرد.
در حال حاضر مرکز سرن برای جذب سرمایه گذاری جهت ساخت و راه اندازی پروژه FCC با کشورهای مختلف و موسسات تحقیقاتی گوناگون در تعامل است. تاکنون ۱۳۰۰ موسسه تحقیقاتی و سرمایه گذاری فناوری و تکنولوژی به این پروژه پیوسته اند، اما به نظر می رسد که هنوز راه زیادی برای تأمین سرمایه آن در پیش باشد.
