CERN objavil študijo izvedljivosti novega krožnega trkalnika
Predlagani trkalnik delcev (angleško Future Circular Collider – FCC) z obsegom približno 91 kilometrov bi lahko po letu 2040 nasledil Veliki hadronski trkalnik (angleško Large Hadron Collider – LHC), ki ima obseg 27 kilometrov in je trenutno vodilna raziskovalna pobuda CERN-a.
Znanstvena utemeljitev potrebe po novem trkalniku izhaja iz učinkov odkritja Higgsovega bozona leta 2012 ter ključnih nerešenih vprašanj sodobne temeljne fizike. Higgsov bozon je do zdaj najpreprostejši, a hkrati eden najbolj skrivnostnih odkritih delcev, saj imajo njegove lastnosti daljnosežne posledice za naš obstoj. Povezan je z mehanizmom, ki je osnovnim delcem, kot je elektron, omogočil pridobitev mase že delček nanosekunde po velikem poku – s tem pa tudi nastanek atomov in vseh struktur v vesolju. Po nekaterih hipotezah bi lahko vplival tudi na usodo vesolja ter osvetlil številne nerešene skrivnosti sodobne fizike.
S študijo je predvideno, da bi raziskovalni program FCC lahko potekal v dveh fazah. V prvi bi elektronsko-pozitronski trkalnik deloval kot tovarna Higgsovega bozona, šibkih sil in top kvarkov. V drugi fazi pa kot protonsko-protonskega trkalnik, z rekordnimi vrednostmi trka– okoli 100 TeV – kar bi odprlo nove možnosti za razumevanje temeljnih zakonitosti vesolja. Navedeni cilji so skladni z najvišje opredeljenimi prednostnimi nalogami, zajetimi v posodobljeni Evropski strategiji fizike delcev iz leta 2020.
Študija poleg stroškovne ocene opredeljuje tudi jasne znanstvene cilje, gradbene značilnosti, tehnično infrastrukturo, prostorske in okoljske vidike ter družbeno-ekonomske koristi.
Stroški gradnje prve faze FCC, ki vključuje elektronsko-pozitronski trkalnik, tunel in celotno tehnično infrastrukturo, so ocenjeni na 15,7 milijard evrov (opomba avtorja: po tečajnici Evropske centralne banke na dan 31. januar 2025). Naložba bi se raztezala skozi obdobje 12 let, z okvirnim začetkom okoli leta 2030, večino sredstev bi zagotovili iz obstoječega letnega proračuna CERN-a, podobno, kot je bilo pri izgradnji Velikega hadronskega trkalnika.
CERN se je zavezal, da bodo projekti novega laboratorija zavezani trajnostni raziskovalni infrastrukturi, vključevali načelo ekološkega oblikovanja (angleško ecodesign) v vseh fazah – od načrtovanja in gradnje do obratovanja in razgradnje. Študija podrobno opisuje načine zagotavljanja nizkega okoljskega odtisa FCC ob hkratnem spodbujanju tehnoloških inovacij in izrabi energije v sodelovanju z lokalnimi skupnostmi.
Eden ključnih vidikov študije je bila izbira trase pospeševalnika in pripadajoče infrastrukture. Razvili in analizirali so več kot 100 možnih scenarijev, preden so izbrali najprimernejšo različico z umestitvijo 90,7 kilometra dolgega pospeševalnega obroča na povprečni globini 200 metrov z osmimi površinskimi lokacijami in štirimi eksperimentalnimi mesti.
V študijo sta bili aktivno vključeni državi gostiteljici CERN-a – Francija in Švica, ki sodelujeta z organi na lokalni, regionalni in državni ravni. V pripravi so tudi postopki za vključevanje javnosti in dialog z deležniki, ki bodo potekali skladno z uveljavljenimi okviri obeh držav.
Študija ne predpostavlja zaveze članic in pridruženih članic CERN-a k dejanski podpori izvedbe projekta FCC, saj jo morajo obravnavati različna neodvisna strokovna telesa, preden jo na posebni seji novembra 2025 preuči še Svet CERN. Svet CERN bi lahko odločitev o morebitnem nadaljevanju pobude FCC sprejel okvirno leta 2028.
Trkalniki delcev ne omogočajo le napredka v razumevanju osnovnih zakonitosti narave, temveč tudi tehnološke preboje, ki vplivajo na številna področja – od medicine, raziskav fuzijske energije, prenosa električne energije do razvoja naprednih detektorjev in pospeševalnikov za različne namene.