Стандарттык модель чече албаган ачык суроолорго (мисалы, кайсы фундаменталдык бөлүкчөлөр караңгы материяны түзөт, эмне үчүн ааламда материя үстөмдүк кылат жана эмне үчүн материя-антиматериялык асимметрия бар, гравитация үчүн күч бөлүкчөлөрү деген эмне, караңгы энергия, нейтрино массасы ж. жаңы, оор бөлүкчөлөрдүн бар экенин изилдеп, учурдагы LHC объектисине жете албайбыз. Сунушталган Future Circular Collider (FCC) мындай фундаменталдык бөлүкчөлөрдүн бар экендигин стандарттык моделден тышкары издөөгө мүмкүндүк берет. CERN Кеңеши азыр FCC техникалык-экономикалык негиздемесинин отчетун карап чыкты. CERN Кеңеши тарабынан FCC курулушу боюнча акыркы чечим болжол менен 2028-жылы күтүлүүдө. Эгер бекитилсе, FCC курулушу 2030-жылдары башталышы мүмкүн. Ал Женевага жакын жердеги LHC менен бир жерге жакын жерде 200 метрге жакын жерде, айланасы 100 км болот. Ал 2041-жылы ишин аягына чыгара турган Чоң Адрон Коллайдерин (LHC) ээлейт. FCC эки этапта ишке ашырылат. Биринчи этап, FCC-ee 2040-жылдардын аягында 15 жылдык изилдөө программасын сунуштайт, жеңилирээк бөлүкчөлөрдү издөө үчүн так өлчөө үчүн электрон-позитрон коллайдери болот. Бул этап аяктагандан кийин ошол эле туннелде экинчи машина, FCC-hh (жогорку энергия) ишке киргизилет. Экинчи этап оор бөлүкчөлөрдү издөө үчүн 100 TeV кагылышуу энергиясына (LHCтин 13 TeV караганда алда канча жогору) жетүүнү көздөйт. Бул этап 2070-жылдары иштей баштайт жана 21-кылымдын аягына чейин созулат.
2025-жылдын 6-7-ноябрында CERN Кеңеши (курамында CERNге мүчө жана ассоциацияланган мүчө мамлекеттердин делегаттары) келечектеги тегерек коллайдердин (FCC) сунуш кылынган техникалык-экономикалык негиздемесинин жыйынтыгын карап чыкты.
Буга чейин CERN CERNге мүчө жана ассоциацияланган мүчө-мамлекеттердеги жана андан тышкаркы мекемелер менен биргеликте Келечектеги тегерек коллайдердин (FCC) ишке ашырылышын баалоо үчүн изилдөө жүргүзгөн. Отчет 2025-жылдын 31-мартында CERN Кеңешинин ведомстволук органдары тарабынан каралып чыккан. Отчет ошондой эле көз карандысыз эксперттик комитеттер тарабынан каралып, анда FCC сунушталган документтердин негизинде техникалык жактан ишке ашат деп айтылган.
CERN Кеңешинин делегаттары эми 2025-жылдын 6-7-ноябрында атайын жыйында FCC Техникалык-экономикалык негиздемесинин отчетун карап чыгышты жана Техникалык-экономикалык негиздеме FCC изилдөөлөрүн улантуу үчүн негиз түзөт деген жыйынтыкка келишти. Бул 2026-жылдын май айында CERN Кеңеши тарабынан FCCдин мүмкүн болушунча бекитилишине карай маанилүү кадам, анда бардык сунуштар анын кароосуна сунушталат. CERN Кеңеши тарабынан FCC куруу боюнча акыркы чечим болжол менен 2028-жылы күтүлүүдө.
Future Circular Collider (FCC) CERNде сунушталган кийинки муундагы бөлүкчөлөрдүн коллайдерлеринин бири. Ал 2041-жылы өз ишин аяктай турган Чоң Адрон Коллайдерин (LHC) ийгилиги күтүлүүдө. Учурда CERN CERNдин учурдагы жумушчу күчү болуп саналган LHCдин ордуна келе турган кийинки коллайдерди аныктоонун үстүндө иштеп жатат.
2008-жылы ишке киргизилген Чоң Адрон Коллайдери (LHC) айланасы 27 км болгон тегерек коллайдер жана Женевага жакын жерде жерден 100 м тереңдикте жайгашкан. Азыркы учурда, ал 13 тераэлектронвольт (TeV) энергиясы менен кагылышууларды жаратуучу дүйнөдөгү эң чоң жана эң күчтүү коллайдер болуп саналат, бул азыркыга чейин акселератор жеткен эң жогорку энергия. Ал адрондорду жарыктын ылдамдыгына жакыныраак ылдамдатат, анан аларды алгачкы ааламдын шарттарын туурап кагышат.
| Бөлүкчөлөрдүн тездеткичтери/коллайдерлери – бул абдан алгачкы ааламдын терезелери |
| "Өтө алгачкы аалам" ааламдын эң алгачкы фазасын (Чоң жарылуудан көп өтпөй биринчи үч мүнөт) билдирет, ал өтө ысык болгон жана аалам толугу менен радиациянын үстөмдүгүнө ээ болгон. Планк доору - Чоң жарылуудан 10-жылга чейин созулган радиациялык доордун биринчи доору.-43 с. 10 температура менен32 К, аалам бул доордо өтө ысык болгон. Планк доорунан кийин Кварк, Лептон жана Ядролук доорлор келди; бардыгы кыска мөөнөттүү болгон, бирок аалам кеңейген сайын акырындык менен төмөндөгөн өтө жогорку температуралар менен мүнөздөлгөн. Ааламдын бул эң алгачкы фазасын түз изилдөө мүмкүн эмес. Эмне кылса болот, бул ааламдын бул фазасынын шарттарын бөлүкчөлөрдүн тездеткичтеринде кайра жаратуу. Ылдамдаткычтардагы/коллайдерлердеги бөлүкчөлөрдүн кагылышуусунан келип чыккан маалыматтар абдан алгачкы ааламга кыйыр терезени сунуштайт. Коллайдерлер бөлүкчөлөр физикасында абдан маанилүү изилдөө куралдары болуп саналат. Булар тегерек же сызыктуу машиналар, алар бөлүкчөлөрдү жарыктын ылдамдыгына жакын өтө жогорку ылдамдыкка чейин тездетип, карама-каршы багытта же бутага каршы келген башка бөлүкчө менен кагылышып кетүүгө мүмкүндүк берет. Кагылышуулар триллиондогон Келвин тартибинде өтө жогорку температураларды жаратат (радиация доорунун эң алгачкы доорлорундагы шарттарга окшош). Кагылышкан бөлүкчөлөрдүн энергиялары кошулат, демек кагылышуу энергиясы жогору. Кагылышуу энергиясы масса-энергетикалык симметрия боюнча эң алгачкы ааламда болгон бөлүкчөлөр түрүндө материяга айланат. Мисалы, субатомдук бөлүкчөлөрдүн электрондору затка каршы өнөктөш позитрондору менен кагылышканда, зат жана антизат жок болуп, энергия бөлүнүп чыгат. Жаңы элементардык бөлүкчөлөрдүн ар кандай түрлөрү бөлүнүп чыккан энергиядан конденсацияланат. Жаңы бөлүкчөлөр Хиггс бозондору же жогорку кварктар болушу мүмкүн, алар заттын субатомдук курулуш блоктарынын өтө оор түрлөрү. Балким, караңгы зат бөлүкчөлөрү жана суперсимметриялык бөлүкчөлөр дагы ачыла элек нерсе. Эң алгачкы ааламда болгон шарттарда жогорку энергиялуу бөлүкчөлөрдүн ортосундагы мындай өз ара аракеттешүүлөр ошол кездеги жетүүгө мүмкүн болбогон дүйнөгө терезе берет жана кагылышуулардын кошумча продуктуларын талдоо фундаменталдык бөлүкчөлөр жөнүндөгү түшүнүгүбүздү байытат жана физиканын башкаруучу мыйзамдарын түшүнүүгө жол ачат. Бөлүкчөлөрдүн тездеткичтери өтө алгачкы ааламды изилдөө үчүн изилдөө куралдары катары колдонулат. Адрон коллайдерлери (айрыкча CERNдин чоң адрон коллайдери LHC) жана электрон-позитрон коллайдерлери өтө алгачкы ааламды изилдөөдө алдыңкы орунда турушат. Чоң Адрон Коллайдеринде (LHC) ATLAS жана CMS эксперименттери 2012-жылы Хиггс бозонун ачылышында ийгиликтүү болгон. (Булак: "Өтө алгачкы ааламды" изилдөө үчүн бөлүкчөлөрдүн коллайдерлери: Муон коллайдери көрсөтүлдү) |
CERNдин High-Luminosity Large Adron Collider (HL – LHC) белгилүү механизмдерди кеңири изилдөөгө мүмкүндүк берүү үчүн кагылышуулардын санын көбөйтүү менен LHCтин иштешин жогорулатат. Ал 2029-жылга чейин ишке кириши ыктымал.
Сунушталган Келечектеги Circular Collider (FCC) Чоң Гидрон Коллайдерине караганда жогорку натыйжалуу бөлүкчөлөрдүн коллайдери болмокчу. Чоң адрон коллайдери (LHC) жете албаган жаңы, оор бөлүкчөлөрдүн бар экендигин жана Стандарттык моделдин бөлүкчөлөрү менен өтө начар өз ара аракеттенген жеңилирээк бөлүкчөлөрдүн бар экендигин изилдөө үчүн иштелип чыккан FCC LHC менен бир жерге жакын жерде 200 метрге жакын жерде жайгашкан айланасы 100 км болот. Эгер бекитилсе, FCC курулушу 2030-жылдары башталышы мүмкүн.
FCC эки этапта ишке ашырылмак. Биринчи этап, FCC-ee так өлчөө үчүн электрон-позитрон коллайдери болот. Ал 2040-жылдардын аягындагы 15 жылдык изилдөө программасын сунуштайт. Бул этап аяктагандан кийин ошол эле туннелде экинчи машина, FCC-hh (жогорку энергия) ишке киргизилмек. Бул 100 TeV кагылышкан адрондордун (протондордун) жана оор иондордун кагылышуу энергияларына жетүү максатын көздөйт. FCC-hh 2070-жылдары иштеп баштайт жана 21-кылымдын аягына чейин иштейт.
Эмне үчүн FCC керек? Ал кандай максатты көздөйт?
Баардык байкалуучу аалам, анын ичинде биз баарыбыз түзгөн бариондук кадимки материя ааламдын массалык энергия мазмунунун 4.9% гана түзөт. Көзгө көрүнбөгөн караңгы материя 26.8% түзөт (ал эми ааламдын массалык энергия мазмунунун калган 68.3% караңгы энергия). Чынында караңгы зат эмне экени белгисиз. Бөлүкчөлөр физикасынын Стандарттык моделинде (SM) кара материя болушу үчүн зарыл болгон касиеттери бар негизги бөлүкчөлөр жок. Стандарттык моделдеги бөлүкчөлөрдүн өнөктөшү болгон "суперсимметриялык бөлүкчөлөр" караңгы материяны түзөт деп ойлошот. Же балким, караңгы заттын параллелдүү дүйнөсү бардыр. WIMP (алсыз өз ара аракеттенүүчү массивдик бөлүкчөлөр), аксиондор же стерилдүү нейтрино - бул "Стандарттык моделден тышкары" (BSM) гипотезаланган бөлүкчөлөр, алар алдыңкы талапкерлер болуп саналат. Бирок мындай бөлүкчөлөрдү аныктоодо азырынча ийгилик жок. Стандарттык модель жооп бере албаган башка көптөгөн ачык суроолор бар (мисалы, материя-антимметрия, гравитация, кара энергия, нейтринома ж.б.). Ошондой эле, Ааламдын эволюциясында Хиггс талаасынын ролу 2012-жылы ATLAS жана Чоң Адрон Коллайдеринде (LHC) CMS эксперименттери тарабынан Хиггс бозону ачылгандан кийин талкуулана баштаган.
Жогорудагы ачык суроолорго мүмкүн болгон жооптор бөлүкчөлөр физикасынын Стандарттык моделинен тышкары. Стандарттык моделдин бөлүкчөлөрү менен өтө начар өз ара аракеттенген жаңы, жеңилирээк бөлүкчөлөрдүн бар экендигин изилдөө керек болушу мүмкүн. Бул FCC биринчи этабынын алкагында, башкача айтканда, FCC-ee (тактык өлчөө) алкагында болгон мындай бөлүкчөлөрдүн өндүрүшүнүн сигналдарына абдан чоң көлөмдөгү маалыматтарды жана өтө жогорку сезгичтикти талап кылат. Ошондой эле жаңы, оор бөлүкчөлөрдүн бар экендигин изилдөө зарыл, алар жогорку энергетикалык объектилерди талап кылат. FCC-hh (жогорку энергия), FCCдин экинчи этабы 100 TeV кагылышуу энергияларына жетүүнү көздөйт (бул LHCтин 13 TeVден бир топ жогору). Биринчи баскычтагы электрон-позитрон (e+e-) коллайдеринин формасына келсек, тегерек форма артыкчылыкка ээ болду (сызыктууга караганда) анткени тегерек форма төрт экспериментке чейин жогорку жарыктуулукту камсыз кылат жана кийинки экинчи фазадагы жогорку энергиялуу адрон коллайдери үчүн инфраструктураны сунуштайт.
***
Колдонулган адабияттар:
- ЦЕРН. Пресс-релиз - CERN Кеңеши кийинки муундагы коллайдердин техникалык-экономикалык негиздемесин карап чыгат. 2025-жылдын 10-ноябры. Бул даректе жеткиликтүү https://home.cern/news/press-release/accelerators/cern-council-reviews-feasibility-study-next-generation-collider
- ЦЕРН. Пресс-релиз - CERN мүмкүн болуучу Келечектеги тегерек коллайдердин ишке ашуусу жөнүндө отчетту чыгарат. 31 Март 2025. Жеткиликтүү https://home.cern/news/news/accelerators/cern-releases-report-feasibility-possible-future-circular-collider
- Келечектеги тегерек коллайдердин техникалык-экономикалык негиздемеси аяктады https://home.cern/science/cern/fcc-study-media-kit
- Келечектеги тегерек коллайдер https://home.cern/science/accelerators/future-circular-collider
- FCC: физика иши. 27-март 2024-жыл. https://cerncourier.com/a/fcc-the-physics-case/
***
Тектеш макалалар:
- "Өтө алгачкы ааламды" изилдөө үчүн бөлүкчөлөрдүн коллайдерлери: Муон коллайдери көрсөтүлдү (31 October 2024)
- CERN физикадагы илимий саякатынын 70 жылдыгын белгилейт (2 февраль 2024)
- Биз акыры эмнеден куралганбыз? Ааламдын негизги курулуш блоктору кайсылар? (2021-жылдын 8-ноябры)
***
FCC боюнча айрым билим берүүчү видеолор:
***
 that the Standard Model cannot address, one may need to look beyond the Standard Model of particle physics and explore the possible existence of new, lighter particles that interact very weakly with Standard Model particles, as well as explore the existence of new, heavier particles beyond the reach of existing LHC facility. The proposed Future Circular Collider (FCC) would make it possible to search for the existence of such fundamental particles beyond the Standard Model.){kind=link}