Mikä on tämän fysiikan jättiläisen taustalla? Mennä syvemmälle universumin peruslakien tutkimiseen. Tuoreessa julkaistussa toteutettavuustutkimuksessa esitellään tämän poikkeuksellisen projektin tieteelliset, tekniset ja taloudelliset päälinjat.
Taiteellinen esitys tunnelista FCC-hh:lle (protoniprotontörmäyttimen).
Kuva: PIXELRISE
Kuva: PIXELRISE
Kaikki alkaa Higgs-bosonista, tästä vuonna 2012 löydetystä hiukkasesta, joka näyttelee keskeistä roolia muiden hiukkasten massan antamisessa. Ilman sitä ei olisi atomeja, ei strukturoitua ainetta, ei universumia sellaisena kuin me sen tunnemme. Se on kuitenkin edelleen hyvin arvoituksellinen. Juuri sen salaisuuksien paljastamiseksi — ja ehkä uusien hiukkasten löytämiseksi — FCC on suunniteltu.
Ohjelma sisältää kaksi suurta vaihetta. Ensinnäkin elektronipositroni-kollektori, joka pystyy tuottamaan valtavan määrän Higgs-bosoneja niiden tutkimiseksi ennennäkemättömällä tarkkuudella. Sen jälkeen vielä kunnianhimoisempi vaihe: proton-proton-kollektori, joka saavuttaa ennätyksellisen törmäysenergian 100 TeV, mikä on lähes 7 kertaa enemmän kuin LHC.
Tämä tiekartta seuraa tieteellisiä prioriteetteja, jotka on asetettu Euroopan hiukkasfysiikan strategiassa. Mutta ennen kuin rakennus voidaan edes harkita, on varmistettava, että kaikki tämä on toteutettavissa: teknisestä, ympäristöllisestä, geologisesta ja taloudellisesta näkökulmasta... Tämä on koko CERNin julkaisemman raportin tarkoitus.
Ensimmäisen vaiheen arvioitu kustannus, johon sisältyvät tunneli ja infrastruktuuri, olisi 15 miljardia Sveitsin frangia, ja se jakautuisi noin kahdelletoista vuodelle 2030-luvulta alkaen. Rahoitus tulisi pääasiassa CERNin säännöllisestä budjetista, kuten oli LHC:n tapauksessa.
Toinen kriittinen kysymys on kestävyys. CERN haluaa tehdä FCC:stä vastuullisen tutkimuksen mallin, jonka ympäristövaikutus on mahdollisimman vähäinen. Raportissa esitellään useita vaihtoehtoja, kuten tuotetun energian uudelleenkäyttö tai projektin integroiminen asianomaisiin alueisiin, paikallisten teknologisten ja taloudellisten hyötyjen saavuttamiseksi.
Suositeltu reitti tunnelille olisi 90,7 km pitkä, noin 200 metrin syvyydessä, kahdeksalla pinnalla sijaitsevalla paikalla ja neljällä suurella havaitsemislaitteella. Ennen tämän valinnan tekemistä on tarkasteltu vähintään 100 skenaariota.
Koko tutkimuksen ajan Ranska ja Sveitsi — CERNin kaksi isäntämaata — ovat olleet mukana, samoin kuin monet paikalliset yhteisöt. Julkinen kuuleminen on myös suunniteltu, jotta projektista voitaisiin käydä avointa dialogia.
Raportti ei tarkoita, että FCC:tä rakennettaisiin. Se on keskustelun perusta. Sitä tarkastellaan riippumattomien asiantuntijoiden toimesta, ja se esitellään CERNin hallitukselle marraskuussa 2025. Lopullinen päätös voitaisiin tehdä noin vuonna 2028.
Tämän projektin taustalla ei ole vain tieteen edistäminen. Kollektorit tuottavat usein hyötyjä, jotka ulottuvat laboratoriotason yli: lääketieteelliset teknologiat, energia, materiaalit, huipputeknologinen elektroniikka... Jos FCC toteutuu, se voisi vaikuttaa yhtä lailla yhteiskuntamme muuntamiseen kuin ymmärryksemme universumista.