Przyszłość fizyki cząstek według nowej strategii Rady CERN

24 czerwca 2020, 15:28
LRsaba_CERN_0212_3219
Fot. CERN [cds.cern.ch]

W piątek 19 czerwca Europejska Organizacja Badań Jądrowych (CERN) przyjęła aktualizację ważnej strategii określającej kierunki dalszego rozwoju europejskich i światowych badań w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych. Rekomendacje, przyjęte jednogłośnie przez Radę CERN, kładą szczególny nacisk zarówno na naukowy, jak i technologiczny walor fizyki cząstek oraz zaangażowanie wykwalifikowanego kapitału ludzkiego... a także nowe wielkie przedsięwzięcia inżynieryjne dorównujące swoim rozmachem budowie LHC, największego jak dotąd akceleratora cząstek na świecie.

Przyjęte uaktualnienie Europejskiej Strategii Fizyki Cząstek nakreśla jednocześnie krótko- i długoterminową "mapę" kierunków działania, zakładających umocnienie wiodącej roli Europy w tej dziedzinie badań podstawowych oraz w dziedzinie innowacyjnych technologii rozwijanych na potrzeby tych badań. „Strategia jest przede wszystkim podyktowana względami naukowymi i odzwierciedla badawcze priorytety tej dziedziny nauki” - wskazała Ursula Bessler, przewodnicząca Rady CERN. Jak dodała, Europejski Zespół do Spraw Strategii (ang. ESG) – specjalne ciało powołane przez Radę CERN – skutecznie pokierowało dyskusjami, w które włączyło się kilkaset wiodących europejskich fizyków. Naukowa wizja zawarta w Strategii ma służyć jako zbiór wytycznych dla CERN, zapewniając spójną politykę naukową na kontynencie.

Strategia podkreśla znaczenie intensyfikacji badań rozwojowych w dziedzinie zaawansowanych technik akceleratorowych, detektorowych i obliczeniowych, jako niezbędny element wszelkich przyszłych projektów. Zarówno krótko, jak i długoterminowa strategia wymaga celowanych i przyszłościowych badań rozwojowych, mając na względzie potencjalne korzyści dla społeczeństwa.

W centrum uwagi europejskiej fizyki cząstek w nadchodzących latach ma pozostać eksploatacja Wielkiego Zderzacza Hadronów Wysokiej Świetlności (ang. High-Luminosity LHC), w którego kierunku aktualnie prowadzone są intensywne prace modernizacyjne w CERN. Oprócz tego, zaleca się, aby Europa, we współpracy ze światową społecznością, rozpoczęła ewaluację wykonalności dla zderzacza hadronowego następnej generacji o najwyższej osiągalnej energii, w ramach przygotowania do realizacji długoterminowego planu badawczego, uwzględniając zderzacz elektronowo-pozytonowy jako możliwy pierwszy etap projektu.

Dokument końcowy podkreśla także konieczność dążenia w kierunku „elektronowo-pozytonowej fabryki Higgsa”, jako priorytetowego projektu po Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC). Budowa takiego urządzenia mogłaby się rozpocząć na mniej niż 10 lat po zakończeniu programu High-Luminosity LHC, który jest przewidywany na rok 2038. Zderzacz elektronowo-pozytonowy umożliwiłby precyzyjne zbadanie własności cząstki Higgsa, odkrytej w 2012 roku przez naukowców pracujących przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN i stanowiącej wyjątkowe narzędzie do poszukiwania zjawisk wykraczających poza poznany Model Standardowy.

image
Fot. CERN [cds.cern.ch]

 

Zalecana jest też kontynuacja wsparcia dla projektów neutrinowych w Japonii i USA. Współpraca z pokrewnymi dziedzinami, takimi jak astrofizyka cząstek i fizyka jądrowa oraz współpraca z krajami spoza Europy zostały również uznane za ważne.

To bardzo ambitna strategia nakreślająca świetlaną przyszłość dla Europy i CERN, skonstruowana w bezpieczny etapowy sposób. Będziemy kontynuować nasze zaangażowanie w silną współprace pomiędzy CERN a innymi instytucjami naukowymi w krajach członkowskich i poza nimi. Wspomniane współprace stanowią klucz do trwałego postępu naukowego i technologicznego, przynosząc liczne korzyści społeczeństwu.

Dyrektor Generalna CERN, Fabiola Gianotti

„Naturalnym kolejnym krokiem jest zbadanie wykonalności rekomendacji o najwyższym priorytecie, równocześnie kontynuując różnorodne projekty badawcze o dużym znaczeniu” - tłumaczy przewodnicząca ESG, Halina Abramowicz. „Europa winna pozostać otwarta na uczestnictwo w innych sztandarowych projektach, które służą nauce rozumianej globalnie, jak choćby proponowany projekt Międzynarodowego Zderzacza Liniowego (ILC)”.

Postępy w dziedzinie technik akceleratorowych, detektorowych i obliczeniowych mają znaczący wpływ na takie obszary jak medycyna i biotechnologia, lotnictwo, dziedzictwo kulturowe, sztuczna inteligencja, energetyka, wreszcie technologie przetwarzania wielkich ilości danych i robotyka. Współpraca z dużymi centrami badawczymi stymuluje innowacyjność w przemyśle. Szkolenie naukowców na wczesnym etapie kariery, inżynierów i techników i fachowców o szerokim wachlarzu specjalności stanowi nierozerwalny element programów badawczych fizyki cząstek.

image
Ilustracja: CERN [cds.cern.ch]

 

Strategia podnosi jeszcze dwa istotne aspekty: środowisko naturalne i znaczenie tzw. Open Science. „Wpływ badań w dziedzinie fizyki cząstek na środowisko naturalne musi być dalej skrupulatnie badane i minimalizowane. Szczegółowy plan ograniczenia wpływu na środowisko oraz oszczędzania i odzyskiwania energii powinien być częścią procesu zatwierdzania każdego większego projektu” - stwierdza dokument końcowy. Technologie opracowane w celu ograniczenia wpływu na środowisko przyszłych projektów fizyki cząstek, mogą znaleźć bardziej powszechne zastosowanie proekologiczne.

Badania podstawowe, w tym fizyka cząstek elementarnych, są jedną z najważniejszych działalności poznawczych ludzkości. Europejska społeczność fizyki cząstek elementarnych raz na 6-8 lat ustala, w demokratycznej dyskusji, program i priorytety badawcze w tej dziedzinie w Europie w ramach procesu aktualizacji Europejskiej Strategii Fizyki Cząstek. ESFCz oparta jest o priorytety ściśle naukowe i nie stanowi jeszcze konkretnego programu finansowania badań. Polskie środowisko fizyki cząstek z satysfakcją przyjęło dokument podany dzisiaj do publicznej wiadomości. Nakreślając ambitne plany, stanowi on rzetelną bazę do planowania przyszłej działalności badawczej.

Polski delegat w ESG, prof. dr hab. Jan Królikowski

Prace nad przyjętą aktualizacją Europejskiej Strategii Fizyki Cząstek sięgają jeszcze września 2018 roku, kiedy Rada CERN, składająca się z przedstawicieli krajów członkowskich i stowarzyszonych z CERN, powołała Europejski Zespół do Spraw Strategii (ESG) w celu koordynacji procesu. ESG działała w ścisłej współpracy ze społecznością naukową. Podczas Otwartego Sympozjum w Granadzie w maju 2019 roku dyskutowało prawie dwieście nadesłanych wcześniej kontrybucji, które ostatecznie zaowocowały zbiorczym dokumentem podsumowującym obecny stan wiedzy i perspektywy rozwoju fizyki cząstek.

ESG opracowała rekomendacje zawarte w dokumencie końcowym podczas tygodniowych obrad w Niemczech w styczniu 2020 roku. Wypracowane wnioski zostały przedstawione Radzie CERN w marcu i miały być oficjalnie ogłoszone 25 maja w Budapeszcie, co uległo niemal miesięcznemu opóźnieniu ze względu na pandemię koronawirusa SARS-CoV-2.

Źródło: CERN/NCBJ

Space24
Space24
KomentarzeLiczba komentarzy: 2
Eytu
sobota, 27 czerwca 2020, 22:00

Powinniśmy powołać światową radę do spraw ochrony przed czarnymi dziurami. Wiadomym jest , że czarna dziura nie powstaje przy zderzeniu małych ma- cząstek elementarnych, lecz przy kolizji pewnych klas dużych obiektów. Jednakże wraz z rozwojem zderzaczy oraz akceleratorów, będziemy głodni wiedzy. Będziemy zderzali coraz większe masy używając coraz większych energii. I powstanie pierwsza broń na obce cywilizacje - czyli celowe zderzenie dwóch mas z dwóch krańcow galaktyki, aby wywołać sztuczną czarną dziurę, która pochłonie wrogą cywilizację. To oczywiście perspektywa kolejnych tysięcy lat rozwoju naszej cywilizacji.

Eytu
niedziela, 28 czerwca 2020, 12:54

PS. TEraz zagadnienie trudne - jak umożliwić komunikację pomiędzy krańcami galaktyk z prędkością większą od prędkości światła. Paradoks EPR unaocznił pewną ciekawą właściwość- nie ma oddziaływań szybszych od prędkości światła. Szczególna teoria względności jest w tym względzie jednoznaczna. Ale zaproponuję eksperyment myślowy- na dwóch krańcach galaktyki umieszczamy dużo par splątanych - cząstki A na jednym krańcu - splątane cząstki B. Jeżeli istnieje "most Einsteina-Rosena" , czyli takie może nie oddziaływanie ale układ we wszechświecie, który zapewnia niezmienność spinu cząstek splątanych bez względu na odległość, oraz teraz najtrudniejsze - jeżeli odkryjemy możliwość anihilacji jednej pary cząstek, która tę zależność po moście będzie zrywała, to będzie możliwe utworzenie komunikacji w czasie rzeczywistym na dwóch krańcach galaktyki. Jak to przeprowadzić. Eksperyment - mamy matrycę do odczytania na jednym krańcu galaktyki 2 10. Układamy informację po kolei. Odczytujemy pierwszą parę. Jeżeli ma być 0 z jest 1 ( spiny są losowe ) kolejną cząstkę anihilujemy. Pytanie do doktorów fizyki - specjalizacja fizyka kwantowa: Czy będzie można stworzyć taką cząstkę splątaną - która po anihilacji jej "bliżniaka" da jednoznaczną odpowiedz o anihilacji ?