Θα μπορούσε μια διαφορετική προσέγγιση να είχε σώσει τον Superconducting Super Collider; – Κόσμος Φυσικής

Πριν από τριάντα χρόνια αυτόν τον μήνα, το Κογκρέσο των ΗΠΑ ψήφισε για τον τερματισμό του Superconducting Super Collider (SSC) αφού δαπανήθηκαν περίπου 2 δισεκατομμύρια δολάρια για το σχεδιασμό και την κατασκευή του. Εκείνη την εποχή, σχεδόν το ένα τρίτο της σήραγγας μήκους 87 χιλιομέτρων του είχε ήδη ολοκληρωθεί, αλλά οι αντίπαλοι του Κογκρέσου επέμειναν να «καρφωθεί» το SSC έτσι ώστε να μην μπορεί αργότερα να σηκωθεί σαν τον Λάζαρο από τους νεκρούς. Οι κάθετοι άξονες από τη σήραγγα μέχρι την επιφάνεια (βλ. φωτογραφία) γεμίστηκαν όσο το δυνατόν περισσότερο με λάφυρα γεώτρησης και στη συνέχεια αφέθηκαν να γεμίσουν με υπόγεια νερά.

Τώρα, 30 χρόνια αργότερα, η παγκόσμια κοινότητα της φυσικής υψηλής ενέργειας ελπίζει να κατασκευάσει έναν συγκρίσιμο επιταχυντή, που θα είναι τελικά ικανός να επιτύχει συγκρούσεις πρωτονίου-πρωτονίου σε ενέργειες πολύ πάνω από 15 TeV. Λεπτομερείς σχεδιασμοί υπάρχουν για τέτοιους επιταχυντές στο CERN και στην Κίνα αλλά η πολύ σημαντική πολιτική βούληση και η διεθνής συμφωνία που απαιτούνται για να προχωρήσουμε είναι ολοένα και πιο σπάνια σε έναν κατακερματισμένο κόσμο που αποπαγκοσμιοποιείται.

Αν μάθαμε ένα μάθημα από την αποτυχία του SSC και την επιτυχία του Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC), είναι ότι η ευρεία διεθνής συνεργασία είναι υποχρεωτική στην κλίμακα πολλών TeV των ενεργειών σύγκρουσης πρωτονίων. Αυτά τα τεράστια, δαπανηρά έργα υιοθέτησαν πολύ διαφορετικές προσεγγίσεις. Στην περίπτωση του SSC, Αμερικανοί φυσικοί προσπάθησαν να πάρουν τη σκυτάλη της ηγεσίας με την ελπίδα ότι θα ακολουθούσαν και άλλα έθνη, κατασκευάζοντας τον υπερεπιταχυντή σε μια νέα τοποθεσία «πράσινου πεδίου» στο Τέξας.

Το έργο LHC ήταν αντίθετα μια γνήσια διεθνής προσπάθεια, με επικεφαλής Ευρωπαίους φυσικούς και χτίστηκε στο CERN, ένα παγκοσμίου φήμης εργαστήριο φυσικής υψηλής ενέργειας – προσελκύοντας συνεισφορές από τον Καναδά, την Ινδία, την Ιαπωνία, τη Ρωσία και τις ΗΠΑ. Αλλά αυτή η διαδικασία συνέβη στη μεταψυχροπολεμική εποχή, όταν πολλά έθνη του Ανατολικού Μπλοκ προσπαθούσαν να εκδημοκρατιστούν και να ενταχθούν σε μια παγκοσμιοποιούμενη παγκόσμια οικονομία.

Η χελώνα και ο λαγός

Η συντηρητική προσέγγιση δύο φάσεων του CERN για την κατασκευή του Ποζιτρόνιο μεγάλου ηλεκτρονίου (LEP) επιταχυντής και αργότερα ο LHC αποδείχθηκε κρίσιμος. Η φυσική έρευνα ξεκίνησε στο LEP το 1989, ενώ οι πιο δύσκολες εργασίες του σχεδιασμού και της κατασκευής των ισχυρών, εξελιγμένων υπεραγώγιμων μαγνητών του LHC προχωρούσαν παράλληλα. Κατά συνέπεια, το CERN μπόρεσε να χρησιμοποιήσει τα προηγμένα σχέδια υπεραγώγιμων μαγνητών «δύο σε ένα» που είχαν απορριφθεί από το SSC ως (τότε) πολύ ανώριμη και επικίνδυνη τεχνολογία.

Εκ των υστέρων, μια τέτοια προσέγγιση δύο φάσεων θα εξυπηρετούσε τους κατασκευαστές SSC πολύ καλύτερα από τον δρόμο που ακολουθήθηκε - να σκάβουν ταυτόχρονα μια τεράστια σήραγγα και να αναπτύσσουν μαγνήτες για να το γεμίσουν. Θα υπήρχε άφθονη φυσική έρευνα που θα μπορούσε να είχε γίνει σε έναν επιταχυντή ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων στην ίδια σήραγγα.

Στην πραγματικότητα, τα πειράματα σε έναν τέτοιο επιταχυντή μπορεί ακόμη και να έχουν ανακάλυψε το μποζόνιο Higgs πριν από το γύρισμα του αιώνα και έκανε χρόνια έρευνας για τη συμπεριφορά του, ενώ τα επαχθείς τότε προβλήματα με τον υπεραγώγιμο μαγνήτη αντιμετωπίστηκαν και επιλύθηκαν.

Όταν το SSC σχεδιαζόταν τη δεκαετία του 1980, ωστόσο, λίγοι θεωρητικοί πίστευαν ότι θα εμφανιζόταν σε μάζα μόλις 125 GeV. Οι περισσότεροι κατάλαβαν ότι έπρεπε να εμφανιστεί κατά 1 TeV. Ως εκ τούτου, η πιεστική ανάγκη να συγκρούονται δέσμες πρωτονίων με ενέργειες 10–20 TeV, να είμαστε βέβαιοι για την ανακάλυψη του σωματιδίου – ή οποιοδήποτε φαινόμενο ήταν υπεύθυνο για τις μάζες των στοιχειωδών σωματιδίων.

Μόνο μετά την ανακάλυψη του κορυφαίου κουάρκ στα μέσα της δεκαετίας του 1990 στο Tevatron του Fermilab, με μάζα 175 GeV, οι θεωρητικοί άρχισαν να αναγνωρίζουν ότι ένα τόσο ελαφρύ μποζόνιο Higgs ήταν πράγματι δυνατό, αν όχι πιθανό. Σύμφωνα με τον πρώην γενικό διευθυντή του CERN Chris Llewellyn Smith, που ηγήθηκε του εργαστηρίου από το 1994 έως το 1998, σκέφτηκαν ακόμη και ότι η μάζα του θα μπορούσε να είναι κοντά στα 100 GeV και μπορεί να ανακαλυφθεί στο LEP.

Επομένως, είναι ατυχές το γεγονός ότι η σήραγγα SSC εκτοξεύτηκε μετά το 1993. Η κατασκευή ενός εργοστασίου Higgs εκεί σήμερα θα ήταν σχετικά απλή, απαιτώντας μόνο την ολοκλήρωση της σήραγγας, την εγκατάσταση μαγνητών θερμοκρασίας δωματίου και την κατασκευή τουλάχιστον ενός ζεύγους ανιχνευτών μεγάλων σωματιδίων. Θα έδινε στην κοινότητα της φυσικής υψηλής ενέργειας μια βιώσιμη, οικονομική διαδρομή για την επίτευξη μιας τέτοιας εγκατάστασης – μια που δεν αντιμετωπίζει τις γεωπολιτικές και χρηματοδοτικές προκλήσεις όπως τα άλλα δύο κυκλικά σχέδια σήμερα.

Και με πρόσθετη εκ των υστέρων, μια πιο συντηρητική, πολλαπλών φάσεων προσέγγιση για την επίτευξη της κλίμακας TeV – όπως επιδιώχθηκε στο CERN – πιθανότατα θα είχε πετύχει την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs στο Fermilab. Για όταν το CERN ετοιμαζόταν να ανακοινώσει την ανακάλυψή του τον Ιούλιο του 2012, Η Fermilab σημείωσε ένα αποτέλεσμα τριών σίγμα στο κανάλι διάσπασης του Β-μεσονίου, χρησιμοποιώντας δεδομένα ετών από έναν επιταχυντή πρωτονίου-αντιπρωτονίου μόνο 2 TeV.

Η μεγάλη διαγραφή υψηλής ενέργειας

Όταν μια διακεκριμένη ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον φυσικό του Πανεπιστημίου Στάνφορντ Stanley Wojcicki αξιολογούσε το μέλλον της φυσικής υψηλής ενέργειας των ΗΠΑ το 1983, ο Fermilab πρότεινε την κατασκευή ενός 4-5 TeV Dedicated Collider εντελώς εντός εργαστηριακών ορίων. Εκ των υστέρων, αυτό θα ήταν αρκετό για την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs, ειδικά αν θα μπορούσαν τελικά να εγκατασταθούν ακόμη πιο ισχυροί υπεραγώγιμοι μαγνήτες.

Αυτή η προσέγγιση θα είχε κρατήσει τη διαχείριση έργου στα χέρια μιας ολοκληρωμένης ομάδας φυσικών επιταχυντών, αντί να εκχωρήσει τον έλεγχο σε μηχανικούς από το στρατιωτικό-βιομηχανικό συγκρότημα των ΗΠΑ, όπως συνέβη στο SSC.

Η ιστορία του LHC και του SSC είναι ένα κλασικό παράδειγμα του διάσημου μύθου του Αισώπου, Η χελώνα και ο λαγός. Η χελώνα κέρδισε και αυτόν τον αγώνα. Ωστόσο, εάν οι Αμερικανοί φυσικοί σωματιδίων είχαν επιδιώξει πιο συντηρητικές, οικονομικά αποδοτικές προσεγγίσεις για να φτάσουν στην ενεργειακή κλίμακα TeV – αντί να προσπαθούν να «ξεπεράσουν» τους Ευρωπαίους συναδέλφους τους με ένα συντριβή, έργο πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων στο Τέξας για την αποκατάσταση της ηγετικής θέσης των ΗΠΑ στον τομέα. Η ιστορία της φυσικής υψηλής ενέργειας μπορεί να ήταν πολύ διαφορετική.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/could-a-different-approach-have-saved-the-superconducting-super-collider/