Fizikçiler 100 TeV çarpışmanın beklentilerini tartışıyorlar • İgor İvanov • “Elementler” üzerine bilim haberleri • LHC, CERN, Gelecek için planlar

Fizikçiler 100 TeV çarpışmanın beklentilerini tartışıyor

Yeni 100-TeV proton çarpıştırıcısı için 80-100 kilometrelik tünelin muhtemel konumu ile CERN'in gelişmesi için uzun vadeli beklentiler ilişkilendirilebilir. Press.web.cern.ch adlı kişinin resmi

Geçen gün, CERN'de ve Cenevre Üniversitesi'nde, bir zamanlar 100 TeV'a varan çok yüksek enerjili gelecekteki çarpışmacılara ayrılmış iki bilimsel konferans düzenlendi. Bunlardan biri, CERN'deki yeni başlatılan bir program çerçevesinde, halka çarpışanlarının gelecekteki projelerinin teknik yönlerini incelemek için gerçekleştirildi. Bundan önce gelen bir başka konferans, proton çarpışmalarının enerjisi neredeyse bir büyüklük derecesi arttığında ortaya çıkacak olan bilimsel olanaklara odaklandı.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısının ilk üç yıllık döneminden sonra şimdi parçacık fiziğinde gelişen durumu kısaca özetleyelim.

2000'lerin ortasında fizikçiler çok iyimserdi. Birçoğu, LHC çalışmasının ilk yıl ve hatta aylarının yeni keşifler getireceği umudu dile getirdi: yeni parçacıkların ve olağandışı fenomenlerin doğuşu ve bozulması, süpersimetri ya da Standart Model'in ötesinde bir başka teori.Bu umutlar asılsız değildi: 1 TeV'nin bir enerji ölçeğinde yeni fenomenler, bazı teorik sorulara doğal cevaplar verebilir.

Ancak gökkuşağı beklentileri doğrulanmadı. Bugün, sadece Higgs bozonu açık ve ölçülen tüm özellikleri standart Higgs bozonuyla tutarlıdır. Ne süpersimetri ne de Standart Modelden başka önemli sapmalar henüz bulunamamıştır. Bütün bunlar fizikçilerin ana hedefe yaklaşmasına izin vermez – maddenin yapısını anlamada daha derinlere daha fazla nüfuz etmek.

Elbette, teorisyenler boş kalmazlar. Süpersimetri ve diğer teorilerin aşırı iyimser senaryoları kapanıyor, ama bu fikirleri kendileriyle kapatmıyor. Önceleri ana vurgu, yaklaşık 1 TeV'lik bir enerji ölçeğinde yeni fiziksel fenomenler üzerindeydi, şimdi varyasyonlar geniş bir şekilde incelendi ve bu sapmalar sadece TeV'nin enerjilerinde fark edilir hale geldi. Bu tür kuramlar, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki Standart Modelden neredeyse ayırt edilemez, ancak enerji açısından önemli bir artışla, çarpıcı etkilere yol açabilirler. İşte bu yüzden, son zamanlarda, fizikçilerin çarpışmaların enerjisini radikal bir şekilde arttırma arzusu gittikçe daha belirgin hale geldi.

Raporlardan birinde belirtildiği gibi, çağ garantili Temel parçacık fiziğinde keşifler bitti. Dünyamızın yeni fasetinin hangi enerjilerde ve hangi süreçlerde ortaya çıkacağı bilinmemektedir. Tabii ki, artan enerji ve parlaklık ile LHC'nin Yeni Fiziğin bazı tezahürlerini hala bulacağını ancak büyük olasılıkla küçük olacağını söyleyebiliriz. Nobel Ödülü böyle bir keşif sağlayabilir, ancak bu etkiyi incelemek için ayrıntılı olarak çalışmayacaktır. Ve eğer doğayı incelemek ve daha önce erişilemeyen alanlara geçmek istiyorsak, LHC yetenekleri tükendikten sonra, birkaç yıl sonra, fizikçilerin yeni yeteneklerle yeni bir çarpışana ihtiyacı olacaktır. Bu çarpıştırmanın şimdi planlanması gerekiyor ve bunun için fizikçilerin her bir projenin neler yapabileceğine dair net bir fikre sahip olmaları gerekiyor.

CERN'in uzun vadeli kalkınma açısından başlıca ilgisi şimdi bir sonraki proje. Fransa ve İsviçre'de yeni bir 80-100 km uzunluğundaki tünel tünelinin açılması planlanmaktadır (bkz. Şekil), 100 TeV enerjili yeni bir proton çarpışıcısına ev sahipliği yapacak. Elektromıknatıs oluşturma teknolojisinin, manyetik alanın en az 2 kez artmasına izin vermesi beklenir, bu da bu yüksek enerjilerin protonlarının yörüngeye girmesini mümkün kılar.Tabii ki, aynı zamanda, enerji tahliyesi ve kurulum güvenliği ile ilgili teknik zorluklar da var ve uzmanlar bu konular üzerinde çalışacak. Böyle bir kurulumun uygulanması yaklaşık 20 yıl sürecek. Bu nedenle, eğer bu çarpıştırıcının LHC'den sonra başlatılması planlanıyorsa (yani 2035–2040 bölgesinde), şimdi bunun üzerinde çalışmak gerekmektedir. Bir elektron-pozitron hızlandırıcısının, teknik olarak daha kolay hale getirilecek olan küçük bir enerji üzerine kurulacağı ve daha sonra 100-tev proton ile değiştirileceği bir varyant üzerinde çalışılmaktadır.

Fizikçiler bu tür enerjilerde nelere rehberlik etmeli? İlk olarak, kütlesi TeV'e ulaşabilen yeni ağır parçacıkların doğrudan keşfi. İkincisi, LHC'de doğmamış olan yeni ışık parçacıkları (örneğin, yeni Higgs bozonları), bu işlemin küçük olasılığı nedeniyle verilerde görünebilir. Konferansta sunulan tahminler, bu olasılığın birçok güncel teori versiyonunda gerçekleştirildiğini göstermektedir.

Üçüncüsü, yeni parçacıklar bulunmasa bile, hala iyi çalışmayan Higgs bozonuna sahibiz.100 TeV'luk bir enerji ile bir proton çarpıştırıcısına odaklanırsak, Higgs bozonları günde binlerce kişi tarafından doğacaktır, bu da onu ayrıntılı olarak incelemenin mümkün olacağı anlamına gelir. Higgs bozonu, sıradan bir parçacık haline geleceğinden, amaç sadece veride görmemek değil, katılımı ile olağandışı bir süreci tespit etmek olacaktır. Bunlar egzotik bozunmalar, birkaç Higgs bozonunun doğuşu, Higgs bozonunun görünmez bozunmaları, karanlık madde parçacıkları ile bağlantılı olarak ima edecekler vb. Olabilir. Raporlardan birinde yapılan değerlendirmeler, bir olasılıktan daha az olağandışı olağandışı çürümeler bulma umudu verir. milyon. Böylelikle, Higgs bozonu kendi içinde bir sondan fiziği incelemek için bir araca dönüştürülecek.

Son iki konferans, gelecekteki çarpışmaları incelemek için beş yıllık CERN programının sadece ilk adımıydı. Şimdi birkaç uzman ekibi, çok sayıda teorik ve deneysel olasılıkla yakından çalışmaya başlayacak ve yaklaşık bir yıl içinde yeni çalışma toplantısı bekleniyor. Buna paralel olarak, 2014 sonbaharında önümüzdeki beş yıllık Horizon 2020 için yeni Avrupa araştırma programı için büyük bir proje hazırlanacaktır.2018'de, programın sonunda, incelenen fırsatların ilk kapsamlı teknik raporu bekleniyor. Yeni LHC verileriyle birlikte, CERN'in daha fazla teknik gelişimi için belirli adımları belirlemeyi mümkün kılacaktır.


Like this post? Please share to your friends:
Bir cevap yazın

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: