Tudo sobre o Colisor Circular do Futuro (CERN)

O Projeto Futuro Colisor Circular - Futuro Colisor Circular (FCC) - CERN continua a especificar quando os meses e semanas marcham desde o relatório preliminar apresentado pela construção de colaboração internacional para o FCC em janeiro de 2019.

A busca por uma nova física na mira

Desde a descoberta do Bóson de Higgs em 2012 graças ao Large Hadron Collider (LHC), o mundo científico deu claramente um passo à frente nesta terra incógnita que lhes permite apreender o infinitamente pequeno verificando e questionando o modelo. padrão da física de partículas com o objetivo final de expandir nosso conhecimento da matéria e do Universo.
O maior centro de física de partículas do mundo, o CERN (Conselho Europeu de Pesquisa Nuclear), não é o único ator ambicioso em empurrar as fronteiras da energia tecnologia. Se os projetos pós-LHC, cujas apostas vamos detalhar nestas linhas, nos dão um vislumbre de novas descobertas nas próximas décadas, China e Japão também estão nos blocos de partida. Em 2012, o Reino do Meio anunciou seu projeto Circular Electron Positron Collider (CEPC), que deve medir 100 km de circunferência e permitir inicialmente o benefício de uma grande capacidade de produção de bósons. oo objetivo final é gerar colisões a uma energia de 70 TeV em sua segunda fase:Super Proton Proton Collider (SppC).
O governo japonês aguarda apoio financeiro de seus parceiros internacionais (incluindo o CERN) para saber se hospedará ou não o International Linear Collider (ILC), um colisor linear que permitirá a medição das propriedades das partículas descobertas. ao LHC com maior precisão.

CERN revela seu futuro colisor circular

Será que a corrida com a China para encontrar uma nova física de partículas pode assumir problemas semelhantes aos que há muito impulsionam a conquista do espaço?
É claro que o CERN sempre esteve na vanguarda da pesquisa, em primeiro lugar graças à descoberta em 1983 dos bósons W e Z que tornaram possível estimular a pesquisa, mas também com resultados surpreendentes, incluindo os o mais conhecido é, sem dúvida, o desenvolvimento da World Wide Web, que viu a luz do dia em 1989 graças a Tim Berners-Lee e Roger Cailleau durante seu trabalho destinado a facilitar o intercâmbio entre as equipes internacionais do CERN.
A descoberta em 2012 do bóson Brout-Englert-Higgs (BEH) com o LHC certamente trouxe a física de partículas para um novo campo de possibilidades, emprestando crédito sério ao Modelo Padrão, o que também é o caso com a descoberta quark top no Fermilab e neutrino tau graças ao Super Proton Synchrotron (SPS) do CERN.
Tubo contendo os ímãs supercondutores no túnel do LHC
Graças à sua estratégia europeia para a física de partículas, na qual o CERN está trabalhando atualmente para iniciar uma atualização importante a fim de estabelecer uma visão comum e de longo prazo em torno da disciplina na Europa, agora sabemos um pouco mais sobre o futuro do LHC e os aceleradores que o sucederão.
No início de 2019, o relatório preliminar de construção do FCC foi, portanto, submetido para publicação como parte da atualização da estratégia europeia para a física de partículas. Após um estudo de viabilidade iniciado em 2013 e que reuniu uma colaboração internacional de mais de 1.300 colaboradores de 150 universidades ao redor do mundo, o conceito de um Colisor Circular do Futuro está tomando forma.
É tanto mais preciso quanto o projeto foi recentemente aprovado. Em 19 de junho, o Conselho do CERN votou por unanimidade para construir este FCC de 100 km de circunferência. Esta confirmação segue a aprovação do projeto por um grupo de especialistas independentes no início de março. Fabiola Gianotti, Diretora Geral do CERN, não escondeu sua alegria após esta decisão, declarando: "Acho que este é um dia histórico para o CERN e a física de partículas, na Europa e além".

Projeto estimado em 21 bilhões de euros

No entanto, resta um grande passo a ser dado pelo sucessor do LHC, o de encontrar os fundos necessários para a construção e implementação deste ambicioso projeto. A aprovação do projeto é de fato apenas o começo, permitirá que o CERN concentre seus esforços em sua nova estratégia, mas também implemente a nova versão do LHC, o LHC de Alta Luminosidade, e talvez também explorar a possibilidade de trabalhar com o governo japonês para estabelecer o projeto International Linear Collider que mencionamos acima.
Encontrar o financiamento não será uma tarefa fácil, estando o projeto atualmente estimado em 21 bilhões de euros. Podemos esperar que países como França, Alemanha, Reino Unido ou Espanha participem desse esforço, uma vez que já colocaram as mãos no bolso do LHC. É provável que surja uma nova estrutura para acolher novos parceiros internacionais, como os Estados Unidos. No entanto, o CERN tem a vantagem do cronograma para obter financiamento, uma vez que a construção do FCC não terá início antes de 2038.
Esses parceiros terão, portanto, de ser convencidos dos méritos do projeto. Mais uma vez, a tarefa provavelmente não será fácil, pois o projeto FCC não tem um objetivo claro e definido,ao contrário do LHC que tinha o bóson de Higgs em sua mira.

Um acelerador de partículas poderoso e gigantesco

No entanto, se o objetivo não estiver claramente definido, as apostas desta gigantesca máquina supercondutora são múltiplas. Com sua circunferência de 100 km e sua capacidade de fornecer energia de até 100 TeV (uma potência 10 vezes maior que a do LHC), ele poderia melhorar significativamente o conhecimento disponível para pesquisadores de física fundamental.
Segundo Frederick Bordy, Diretor de Aceleradores e Tecnologia do CERN, o FCC "mobilizaria a comunidade da física de partículas ao longo do século 21", enquanto sua potência de 100 TeV "possibilitaria estudos de precisão sobre como uma partícula de Higgs interage com outra partícula de Higgs, bem como uma exploração em profundidade do papel da quebra de simetria eletrofraca na história do nosso Universo ”. Além disso, o CERN afirma que um futuro colisor circular "ofereceria perspectivas extraordinárias para a indústria, ajudando a expandir ainda mais as fronteiras da tecnologia".
© CERN
Em relação ao túnel de 100 km de circunferência que acolherá a FCC, os planos revelados pelo CERN mostram que deve passar por baixo do Lago Genebra, mas também na França, para ser mais preciso, em Haute-Savoie, como podemos. veja na imagem acima.

Um grande programa até 2080

5 mil milhões de euros deveriam ser dedicados exclusivamente à construção do túnel de 100 km de circunferência, o CERN já conta com o fim da obra até 2040.
Uma máquina que ocupe o mesmo túnel poderia então sucedê-lo para colidir protões no final da década de 2050 até 2080. Nesse ínterim, o LHC será atualizado a fim de aumentar sua luminosidade por um fator de 5 a 10. Trabalho para um HL-LHC- Grande Colisor de Hádrons de Alta Luminosidade - também já começou desde abril de 2018. Deve estar operacional em 2026 e permitirá aos físicos estudar certas partículas em detalhe, observar novos fenômenos, mas também produzir nada menos 15 milhões de bósons de Higgs por ano, em comparação com 3 milhões do LHC. O fim programado deste colisor de 27 km de circunferência chegará, portanto, em 2038.
Protótipo de um ímã quadrupolo para o LHC de alta luminosidade © CERN
Para concluir, se a pesquisa fundamental nem sempre tem sucesso, o que está em jogo aqui é imenso, pois é uma questão de escrever uma nova página da física de partículas verificando ou desafiando o Modelo Padrão.
Além disso, se os segredos do Universo não serão necessariamente revelados com o FCC, deve-se destacar que a pesquisa fundamental em física de partículas sempre foi além de seu próprio arcabouço com possíveis aplicações úteis a todos, como podemos ver. no campo do espaço. Entre essas aplicações, podemos citar, por exemplo, o desenvolvimento de linhas de transmissão inovadoras para o transporte de eletricidade renovável em longas distâncias usando ímãs supercondutores, ou várias aplicações na medicina.