CERN, Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir, ingin membangun collider partikel yang akan mengerdilkan Large Hadron Collider (LHC). LHC telah membuat penemuan-penemuan penting, dan perbaikan terencana yang direncanakan untuk memastikannya akan terus bekerja pada masalah fisika di masa depan. Tetapi pada akhirnya, itu tidak akan cukup untuk membuka rahasia fisika. Akhirnya, kita akan membutuhkan sesuatu yang lebih besar dan lebih kuat.
Masukkan Future Circular Collider (FCC.) FCC akan melampaui LHC yang berkuasa dengan urutan besarnya. Pada tanggal 15 Januari, kolaborasi FCC merilis Conceptual Design Report (CDR) yang menjabarkan opsi untuk CERN's Future Circular Collider.
FCC adalah bagian dari peta jalan CERN untuk masa depan mereka. Pada 2014, CERN mulai mempelajari konsep FCC sebagai persiapan seumur hidup setelah LHC. LHC tidak akan kemana-mana dalam waktu dekat, bahkan sedang ditingkatkan sekarang. Tetapi ada batas untuk apa yang bisa dilakukannya, dan batas seberapa kuatnya itu. Akhirnya akan membutuhkan penggantinya.
"FCC akan memberikan tabrakan elektron-positron, proton-proton dan ion-ion pada energi dan intensitas yang belum pernah terjadi sebelumnya ..."
Siaran Pers CERN, 15 Januari 2019.
Saat ini, laporan ini adalah tentang strategi dan proses. Menurut siaran pers CERN, Eropa harus "berada dalam posisi untuk mengusulkan proyek akselerator pasca-LHC yang ambisius di CERN pada saat pembaruan Strategi berikutnya". Ia juga mengatakan, "FCC akan memberikan tabrakan elektron-positron, proton-proton dan ion-ion pada energi dan intensitas yang belum pernah terjadi sebelumnya, dengan kemungkinan tabrakan elektron-proton dan elektron-ion."
“Laporan desain konseptual FCC adalah pencapaian luar biasa. Ini menunjukkan potensi luar biasa dari FCC untuk meningkatkan pengetahuan kita tentang fisika dasar dan memajukan banyak teknologi dengan dampak luas pada masyarakat ”, kata Direktur Jenderal CERN, Fabiola Gianotti. “Sambil menghadirkan tantangan baru yang menakutkan, FCC akan sangat diuntungkan dari keahlian CERN, kompleks akselerator, dan infrastruktur, yang telah dikembangkan lebih dari setengah abad.”
Pengumuman ini berfokus pada penemuan Higgs-Boson di LHC. Itu adalah penemuan yang luar biasa, dan yang sudah lama diprediksi oleh teori. Tetapi ada banyak hal yang masih belum kita ketahui tentang Higgs-Boson, dan untuk memahaminya akan membutuhkan partikel collider yang lebih kuat daripada LHC. Fisikawan berpikir bahwa Higgs-Boson dapat membuka pintu baru ke dalam fisika, tetapi untuk membuka pintu itu diperlukan penumbuk partikel yang lebih kuat.
FCC proton collider akan menggunakan magnet superkonduktor generasi baru dan akan memberikan banyak peluang baru untuk mempelajari fisika. Ini dirancang untuk tampil pada energi 100 TeV dan lebih tinggi, yang berarti akan memungkinkan studi partikel Higgs berinteraksi satu sama lain dengan presisi ekstrim.
Penumbuk partikel baru juga akan menggunakan kekuatannya untuk menyelidiki materi gelap, untuk mencoba dan memahami prevalensi materi dibandingkan anti-materi, dan untuk mencoba menjelaskan massa neutrino.
Ia bahkan dapat menemukan partikel raksasa baru, dan akan memungkinkan penjelajahan menyeluruh dari peran pemutusan simetri-elektro dalam sejarah alam semesta kita. FCC juga akan bertabrakan ion berat, mempertahankan program fisika ion berat kaya untuk mempelajari keadaan materi di alam semesta awal.
Jika dibangun, FCC akan berada di tempat yang sama dengan LHC, Cekungan Jenewa. Penumbuk partikel baru akan berdiameter antara 80 hingga 100 km (50 hingga 62 mil).
"Tujuan utama FCC adalah untuk menyediakan cincin akselerator proton superkonduktor 100 kilometer, dengan energi hingga 100 TeV, yang berarti urutan besarnya lebih kuat daripada LHC", kata Direktur CERN untuk Akselerator dan Teknologi, Frédérick Bordry. “Garis waktu FCC memperkirakan dimulai dengan mesin elektron-positron, seperti halnya LEP yang mendahului LHC. Ini akan memungkinkan program kaya untuk memberi manfaat bagi komunitas fisika partikel sepanjang abad kedua puluh satu. ”
“Proton colliders telah menjadi alat pilihan bagi generasi untuk menjelajah fisika baru pada skala terkecil. Penumbuk proton besar akan menghadirkan lompatan ke depan dalam eksplorasi ini dan secara pasti memperluas program fisika di luar hasil yang disediakan oleh LHC dan kemungkinan penumbuk elektron-positron. " kata Direktur Penelitian dan Komputasi CERN, Eckhard Elsen.
Penumbuk partikel baru akan menjadi proyek rekayasa besar-besaran. Biaya yang diproyeksikan adalah dalam kisaran 9 miliar Euro untuk terowongan sepanjang 100 km. Jika semuanya berjalan sesuai rencana, ia akan memulai program fisika pada tahun 2040, tepat di akhir LHC Luminositas Tinggi. Pada awalnya, penumbuk partikel akan beroperasi sebagai penumbuk elektron-positron, dan melayani komunitas fisika selama 15 hingga 20 tahun. Kemudian, itu akan berubah menjadi mesin proton superkonduktor, menggunakan terowongan yang sama, pada akhir 2050-an. Itu akan membutuhkan tambahan 15 miliar Euro.
Ketika dibangun, penumbuk partikel baru akan menjadi pusat dunia untuk penelitian fisika partikel, seperti halnya LHC. Ini akan menjadi pendorong untuk inovasi di bidang teknik, teknologi, sains, dan industri. Ini juga akan melatih generasi fisikawan dan peneliti berikutnya.
Sumber:
- Siaran Pers: Kerjasama internasional menerbitkan desain konsep untuk collider bundar pasca-LHC di CERN
- CERN: LHC Luminositas Tinggi
- CERN: Studi Circider Collider Masa Depan
