Рабочая группа по изучению перспектив будущего коллайдера FCC выпустила на днях долгожданный технический проект установки. Ключевым стало решение сфокусироваться вначале на электрон-позитронном варианте, FCC-ee, и переходить к адронной разновидности коллайдера, FCC-hh, только в 2050-х годах. Если проект FCC будет реализован в полном объеме, он продлится примерно до 2090 года.
Хотя Большому адронному коллайдеру предстоят еще почти два десятилетия исследований, физики уже давно приступили к работе над проектом коллайдера нового поколения. Вариантов рассматривается несколько. Это циклические или линейные электрон-позитронные коллайдеры, которые будут работать как фабрика хиггсовских бозонов и позволят намного аккуратнее измерить все то, что сейчас только нащупывает LHC, и грандиозные проекты 100-километровых адронных коллайдеров с рекордными энергиями столкновений. Все эти проекты — дорогие, реализовать их все одновременно не получится, поэтому научное сообщество взвешивает все за и против перед принятием решения. Вопрос, какому проекту отдать предпочтение, особенно обострился в 2018 году. Нынешнюю ситуацию в коллайдерной физике частиц многие воспринимают как кризисную, и далеко не всем кажется обоснованным тратить еще десяток-другой миллиардов долларов на новый научный проект без гарантированных громких открытий.
В этой атмосфере сомнений ЦЕРН запустил максимально открытую кампанию по совместному вырабатыванию приоритетов на ближайшие годы (см. подробности в новости Куда двигаться коллайдерной физике в следующем десятилетии?). До середины декабря Группа по обновлению европейской стратегии в физике частиц принимала предложения от научного сообщества. Их поступило 157, и многие из них касались будущих коллайдерных проектов.
С одним из них — FCC (Future Circular Collider) — физики связывают в последние годы особенно большие надежды. Это проект гигантского коллайдера в новом, 98-километровом туннеле, который должен пройти под ЦЕРНом, под Женевским озером и даже опоясать ближайшую гору (рис. 1). Он может быть реализован в двух основных разновидностях: FCC-hh (адронный коллайдер на 100 ТэВ) и FCC-ee (электрон-позитронный коллайдер как хиггсовская фабрика). Возможен также вариант FCC-eh, электрон-протонный коллайдер для изучения структуры адронов, но он воспринимается как вспомогательная опция. Каждый вариант сулит много нового физике элементарных частиц, но реализовать их одновременно не получится. Поэтому и тут возникает вопрос приоритетов: что строить в первую очередь. Научное сообщество ожидало рекомендаций от группы по изучению FCC к середине декабря, но процесс несколько затянулся, и новости появились только на днях.
15 января 2019 года рабочая группа по FCC опубликовала четырехтомный проектFCC CDR. Акроним CDR расшифровывается как Conceptual Design Report. Его публикация символизирует для любого крупного эксперимента в современной физике частиц тот момент, когда проект обретает плоть. Первый том содержит сжатое, всего на 150 страниц, описание того, на какие физические результаты будут нацелены все три разновидности проекта FCC. Том 2 — это собственно CDR коллайдера FCC-ee. На трехстах страницах подробно описано, что из себя будет представлять ускоритель электронов и позитронов и его многочисленные подсистемы, как будет выглядеть туннель, какие установки будут работать в качестве предварительных ускорителей, какие предлагаются концепции детекторов, и прочие вопросы. Третий том — это аналогичный проект, но уже для адронной версии коллайдера на 100 ТэВ, FCC-hh. Наконец, последний том — это описание возможной реинкарнации нынешнего коллайдера LHC с двукратным повышением энергии столкновений, HE-LHC. Этот проект адронного коллайдера не столь амбициозен, как FCC-hh, но зато, размещаясь в нынешнем туннеле, он обойдется в гораздо меньшую сумму.
В начале каждого тома приведена краткая выжимка основных утверждений; ее можно порекомендовать для первого знакомства с проектами. Информация для широкой публики собрана в специальном разделе на сайте проекта FCC. За новостями FCC можно также следить и в социальных сетях. А для самих ученых с 4 по 5 марта ЦЕРН организует специальную конференцию, на которой будет подробно рассказано об этом проекте.