Ενημερωμένο σχέδιο σωματιδιακής φυσικής Ευρώπης Βαρύ με παγκόσμιες επιπτώσεις
Καθορίζει την πορεία μόνο για τους Ευρωπαίους φυσικούς, αλλά μια ενημερωμένη στρατηγική για την ευρωπαϊκή σωματιδιακή φυσική που κυκλοφόρησε χθες υπονοεί μια πιθανή παγκόσμια στρατηγική για ολόκληρο το πεδίο.
Παρουσιάστηκε στις Βρυξέλλες, το ενημερωμένο σχέδιο βασίζεται σε μια πρωτότυπη στρατηγική που διατυπώθηκε το 2006. Αναμενόμενα, η πρώτη του προτεραιότητα είναι η πλήρης εκμετάλλευση του μεγαλύτερου θρυμματιστή ατόμων στον κόσμο, του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο Ευρωπαϊκό εργαστήριο φυσικής σωματιδίων, CERN, κοντά στη Γενεύη. Ελβετία. Ο LHC άρχισε να λαμβάνει δεδομένα το 2010 και πέρυσι έβηξε το πολυαναζήτητο μποζόνιο Higgs, το σωματίδιο που είναι το κλειδί για την εξήγηση των φυσικών για το πώς άλλα θεμελιώδη σωματίδια αποκτούν τη μάζα τους.
Το πιο σημαντικό είναι ότι η ενημερωμένη στρατηγική δηλώνει ρητά για πρώτη φορά ότι η Ευρώπη είναι πρόθυμη να συμμετάσχει σε άλλα μεγάλα έργα, ακόμη και αν είναι κατασκευασμένα στη Βόρεια Αμερική ή την Ασία. «Προσφέρουμε στις άλλες περιοχές που η Ευρώπη είναι πρόθυμη να συμμετάσχει όταν έχουν ένα σαφές σχέδιο», λέει ο Rolf-Dieter Heuer, γενικός διευθυντής του CERN και μέλος της Ομάδας Ευρωπαϊκής Στρατηγικής, της ομάδας που παρήγαγε την ενημέρωση.
Αυτή η δήλωση θα μπορούσε να έχει μεγάλες επιπτώσεις. Αν και υπάρχουν μικρότερα πειράματα, τα σχέδια των φυσικών σωματιδίων επικεντρώνονται επί του παρόντος σε τρία έργα μαμούθ. Ο πρώτος είναι ο LHC, τον οποίο οι ερευνητές σχεδιάζουν να λειτουργήσουν μέχρι το 2030 με την ελπίδα να ανακαλύψουν άλλα νέα σωματίδια. Δεύτερον, για περισσότερο από μια δεκαετία, οι φυσικοί ήλπιζαν να κατασκευάσουν έναν Διεθνή Γραμμικό Επιταχυντή (ILC) μήκους 30 χιλιομέτρων που θα μελετούσε λεπτομερώς στις καθαρές συγκρούσεις ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων τα νέα σωματίδια που θα έβγαζε ο LHC στο βρώμικο του συγκρούσεις πρωτονίων-πρωτονίων. Τρίτον, οι φυσικοί φιλοδοξούν να δημιουργήσουν μια πολύ μεγαλύτερη εκδοχή των σημερινών πειραμάτων στα οποία εκτοξεύουν μια δέσμη άπιαστων σωματιδίων που ονομάζονται νετρίνα μέσω της Γης σε έναν τεράστιο υπόγειο ανιχνευτή εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά για να μελετήσουν πώς οι τρεις τύποι νετρίνων μεταμορφώνονται μεταξύ τους. Γνωστή ως ταλαντώσεις νετρίνων, αυτή η μορφοποίηση θα μπορούσε να εξηγήσει πώς το σύμπαν παρήγαγε πολύ περισσότερη ύλη από την αντιύλη.
Αλλά οι φυσικοί δεν έχουν συμφωνήσει για το ποιος πρέπει να κατασκευάσει τι. Οι αμερικανοί ερευνητές ήλπιζαν να φιλοξενήσουν το ILC, αλλά το 2008 το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) είπε ότι δεν μπορούσε να αντέξει οικονομικά ένα μερίδιο 50% στο έργο, το οποίο εκτιμάται σε περίπου 7 δισεκατομμύρια δολάρια. Μετά από αυτό, πολλοί επιστήμονες θεώρησαν ότι το CERN ήταν η πιθανή τοποθεσία για το μηχάνημα. Ωστόσο, πέρυσι, Ιάπωνες αξιωματούχοι εξέφρασαν ενδιαφέρον για τη φιλοξενία του μηχανήματος, το οποίο θα πληρωνόταν εν μέρει από τα κεφάλαια για την ανοικοδόμηση μετά το τσουνάμι στο Τοχόκου του 2011. Η κατάσταση στη φυσική των νετρίνων είναι ακόμη πιο σκοτεινή, καθώς οι φυσικοί στην Ιαπωνία, την Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες ελπίζουν να δημιουργήσουν ένα τεράστιο πείραμα νετρίνων.
Δύο αποσπάσματα στην επικαιροποιημένη ευρωπαϊκή στρατηγική θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αποσαφήνιση αυτών των καταστάσεων. Σχετικά με τον γραμμικό επιταχυντή, το έγγραφο λέει, "Η πρωτοβουλία της ιαπωνικής κοινότητας σωματιδιακής φυσικής να φιλοξενήσει το ILC στην Ιαπωνία είναι πολύ ευπρόσδεκτη. … Η Ευρώπη προσβλέπει σε μια πρόταση από την Ιαπωνία για να συζητηθεί μια πιθανή συμμετοχή." Όσον αφορά τη φυσική των νετρίνων, η έκθεση αναφέρει:«Η Ευρώπη θα πρέπει να διερευνήσει τη δυνατότητα σημαντικής συμμετοχής σε κορυφαία έργα νετρίνων μακράς γραμμής βάσης στις ΗΠΑ και την Ιαπωνία».
Αυτή η προθυμία συμμετοχής σε έργα στο εξωτερικό θα μπορούσε να σπείρει τους σπόρους για μια ευρύτερη παγκόσμια προσέγγιση στη σωματιδιακή φυσική. Συνδέοντας τις τελείες, θα μπορούσε κανείς να φανταστεί, για παράδειγμα, ότι η Ιαπωνία κατασκευάζει το ILC και οι ΗΠΑ το μεγάλο πείραμα νετρίνων. Φυσικά, μέχρι στιγμής δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι η ιαπωνική κυβέρνηση θα διαθέσει πραγματικά τα δισεκατομμύρια δολάρια που απαιτούνται για να φιλοξενήσει το ILC ή ότι οι Ιάπωνες φυσικοί νετρίνων δεν θα επιμείνουν να φτιάξουν το δικό τους τεράστιο πείραμα.
Εντούτοις, η δήλωση στρατηγικής θα μπορούσε να είναι μια μεγάλη ευκαιρία για τα σχέδια των φυσικών των ΗΠΑ να δημιουργήσουν το Πείραμα Νετρίνων Long-Baseline (LBNE), το οποίο θα εκτόξευε νετρίνα από το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντή Fermi (Fermilab) στη Batavia του Ιλινόις, σε απόσταση 1300 χιλιομέτρων. ένας ανιχνευτής γεμάτος με παγωμένο υγρό αργό στο εγκαταλελειμμένο χρυσωρυχείο Homestake στο Lead της Νότιας Ντακότα. Μέχρι πρόσφατα, οι ερευνητές είχαν οραματιστεί το LBNE ως το οριστικό πείραμα ταλάντωσης νετρίνων, με έναν ανιχνευτή 34.000 τόνων 1480 μέτρα κάτω από τη γη.
Ωστόσο, τον Μάρτιο του 2012, η DOE απέκρουσε το κόστος 1,9 δισεκατομμυρίων δολαρίων του πειράματος και ζήτησε ένα σχέδιο για την κατασκευή του σε φθηνότερα στάδια. Οι φυσικοί σχεδιάζουν τώρα να ξεκινήσουν με έναν ανιχνευτή 10.000 τόνων στην επιφάνεια στο Homestake, με συνολικό κόστος 867 εκατομμυρίων δολαρίων, σύμφωνα με τον Milind Diwan, φυσικό στο Brookhaven National Laboratory στο Upton της Νέας Υόρκης και συν-εκπρόσωπο για τη συνεργασία LBNE. Αλλά για να τραγουδήσει πραγματικά το πείραμα, ο ανιχνευτής θα πρέπει να κατασκευαστεί υπόγεια για να τον προστατεύει από τις κοσμικές ακτίνες και οι ερευνητές του LBNE και οι αξιωματούχοι της Fermilab αναζητούν συνεισφορές από άλλες χώρες, όπως η Ινδία, για να συγκεντρώσουν περισσότερα από 100 εκατομμύρια δολάρια που απαιτούνται για Κάνε αυτό.
Η συμμετοχή της Ευρώπης και οι πόροι που τη συνοδεύουν θα μπορούσαν να καταστήσουν το LBNE παγκόσμιο νικητή. Ωστόσο, οι ερευνητές του LBNE μπορεί ακόμα να βρεθούν σε δεσμό. Η Ευρώπη θα συμμετάσχει μόνο εάν οι ΗΠΑ δεσμευτούν σε ένα πείραμα κορυφαίας κατηγορίας, λέει ο Heuer. «Η μπάλα είναι στο γήπεδο των ΗΠΑ», λέει. "Το LBNE πρέπει να είναι ένα έργο παγκόσμιας κλάσης που θα κάνει τη φυσική που θέλετε να κάνετε - και αυτό σημαίνει ότι πρέπει να πάει υπόγεια." Ο Ντιβάν συμφωνεί. «Οι Ευρωπαίοι θέλουν οι Αμερικανοί να παίζουν για κάτι μεγάλο», λέει. "Δεν θα συμμετάσχουν εάν είναι ένα εξασθενημένο, μίζερο πείραμα. Θέλουν η Αμερική να είναι Αμερική".
