Przyszłość fizyki cząstek według nowej strategii Rady CERN

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.

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.

„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.

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.

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