Ar fi putut o abordare diferită să salveze Superconductorul Super Colider? – Lumea Fizicii

În urmă cu treizeci de ani, în această lună, Congresul SUA a votat încetarea superconductorului superconductor (SSC) după ce au fost cheltuiți aproximativ 2 miliarde de dolari pentru proiectarea și construcția acestuia. La acea vreme, aproape o treime din tunelul său de 87 de kilometri fusese deja finalizată, dar oponenții Congresului au insistat ca SSC să fie „încărcat”, astfel încât să nu se poată ridica mai târziu ca Lazăr din morți. Puțurile verticale de la tunel la suprafață (vezi foto) au fost umplute cât mai mult posibil cu resturi de foraj, iar apoi a fost lăsată să se umple cu apă subterană.

Acum, 30 de ani mai târziu, comunitatea mondială a fizicii de înaltă energie speră să construiască un colisionar comparabil, capabil în cele din urmă să realizeze coliziuni proton-proton la energii cu mult peste 15 TeV. Există modele detaliate pentru astfel de colisionare la CERN și în China dar voința politică extrem de importantă și acordul internațional necesar pentru a continua sunt din ce în ce mai rare într-o lume fragmentată, deglobalizată.

Dacă am învățat o lecție din eșecul SSC și succesul Large Hadron Collider (LHC), este că o colaborare internațională largă este obligatorie la scara de mai mulți TeV a energiilor de coliziune a protonilor. Aceste proiecte enorme și costisitoare au adoptat abordări foarte diferite. În cazul SSC, fizicienii americani au încercat să preia ștafeta conducerii în speranța că alte națiuni vor urma, construind supercolizitorul într-un nou loc „green-field” din Texas.

Proiectul LHC a fost în schimb un efort cu adevărat internațional, condus de fizicieni europeni și construit la CERN, un laborator de fizică de înaltă energie de renume mondial – atrăgând contribuții din Canada, India, Japonia, Rusia și SUA. Dar acest proces a avut loc în era post-Război Rece, când multe națiuni din Blocul Estic încercau să se democratizeze și să se alăture unei economii mondiale în curs de globalizare.

Broasca țestoasă și iepurele

Abordarea conservatoare în două faze a CERN pentru construcția Pozitronul cu electroni mari (LEP) ciocnitorul și mai târziu LHC s-a dovedit crucial. Cercetările în fizică au început pe LEP în 1989, în timp ce sarcinile mai dificile de proiectare și fabricare a magneților supraconductori puternici și sofisticați ai LHC au continuat în paralel. În consecință, CERN a reușit să utilizeze modelele avansate de magneti supraconductori „două-în-unul” care au fost abandonate din considerarea SSC ca fiind o tehnologie (atunci) prea imatură și riscantă.

În retrospectivă, o astfel de abordare în două faze i-ar fi servit constructorilor SSC mult mai bine decât drumul urmat – de a săpa simultan un tunel enorm și de a dezvolta magneți pentru a-l umple. Ar fi existat o mulțime de cercetări în fizică care ar fi putut fi făcute pe un colisionar electroni-pozitroni în același tunel.

De fapt, experimentele pe un astfel de ciocnitor ar putea chiar să aibă a descoperit bosonul Higgs înainte de începutul secolului și a făcut ani de cercetare ulterioară asupra comportamentului său, în timp ce problemele de atunci oneroase ale magnetului supraconductor au fost abordate și rezolvate.

Când SSC a fost proiectat în anii 1980, totuși, puțini teoreticieni au crezut că ar avea loc la o masă de doar 125 GeV. Cei mai mulți s-au gândit că trebuie să apară cu 1 TeV. Prin urmare, necesitatea presantă de a ciocni fasciculele de protoni cu energii de 10-20 TeV, pentru a fi sigur că descoperiți particula – sau orice fenomen a fost responsabil pentru masele de particule elementare.

Abia după descoperirea la mijlocul anilor 1990 a quarcului de top la Tevatronul Fermilab, cu o masă de 175 GeV, teoreticienii au început să recunoască că un astfel de boson Higgs ușor era într-adevăr posibil, dacă nu probabil. Potrivit fostului director general al CERN Chris Llewellyn Smith, care a condus laboratorul din 1994 până în 1998, au crezut chiar că masa acestuia ar putea fi aproape de 100 GeV și ar putea fi descoperită la LEP.

Prin urmare, este regretabil că tunelul SSC a fost intensificat după 1993. Construirea unei fabrici Higgs acolo astăzi ar fi relativ simplă, necesitând doar finalizarea tunelului, instalarea de magneți la temperatura camerei și construirea a cel puțin o pereche de detectoare de particule mari. Ar oferi comunității de fizică a energiei înalte o cale viabilă și economică pentru realizarea unei astfel de instalații – una care nu se confruntă cu provocările geopolitice și de finanțare, așa cum fac celelalte două proiecte circulare de astăzi..

Și cu o perspectivă suplimentară, o abordare mai conservatoare, în mai multe faze, pentru atingerea scalei TeV - așa cum a fost urmărită la CERN - ar fi reușit probabil să descopere bosonul Higgs la Fermilab. Pentru când CERN se pregătea să-și anunțe descoperirea în iulie 2012, Fermilab a intervenit cu un rezultat de trei sigma în canalul de dezintegrare a mezonului B, folosind date vechi de ani de la ceea ce era doar un ciocnitor proton-antiproton de 2 TeV.

Marea pierdere de energie mare

Când un grup distins de oameni de știință condus de fizicianul de la Universitatea Stanford Stanley Wojcicki a evaluat viitorul fizicii de înaltă energie din SUA în 1983, Fermilab a propus construirea unui 4-5 TeV Collider dedicat în întregime în limitele laboratorului. Privind retrospectiv, asta ar fi fost suficient pentru a descoperi bosonul Higgs, mai ales dacă ar fi putut fi instalați în cele din urmă magneți supraconductori și mai puternici.

Această abordare ar fi menținut managementul proiectului în mâinile unei echipe desăvârșite de fizicieni acceleratori, în loc să cedeze controlul inginerilor din complexul militar-industrial american, așa cum sa întâmplat la SSC.

Povestea LHC și SSC este un exemplu clasic al celebrei fabule a lui Esop, Broasca țestoasă și iepurele. Țestoasa a câștigat și această cursă. Dar dacă fizicienii de particule din SUA ar urmat abordări mai conservatoare și mai eficiente din punct de vedere al costurilor pentru a atinge scara de energie TeV – în loc să încerce să „saltească” colegii lor europeni cu un proiect prăbușit, de miliarde de dolari, în Texas, pentru a restabili liderul SUA în domeniu – istoria fizicii energiilor înalte ar fi putut fi foarte diferită.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/could-a-different-approach-have-saved-the-superconducting-super-collider/