من أكثر إنجازات العلم والهندسة إثارةً هي تمكننا من تجميد نهر تحت الأرض لبناء مصادم الهدرونات الكبير (LHC). في العقود القليلة الماضية، أصبح مصادم الجزيئات أداة رئيسية لفك رموز الكون على المستوى الأساسي.
توجد حاليًا خطط لبناء مصادم هدرونات جديد، سيكون أطول من LHC بثلاث مرات، وسيكون قادرًا على تحطيم الجسيمات مع طاقة أكبر. فقد كان مصادم الهدرونات الكبير نقلة نوعية بقطره المذهل البالغ 27 كيلومترًا، وغدا أقوى مصادم في العالم. وعند اكتماله، ساهم في استكمال اللغز المألوف للنموذج القياسي مع قطعته الأخيرة، بوزون هيغز. ولكن هذا هو كل ما وصلت إليه بدون قفزات مثيرة أخرى في توحيد الجاذبية والفيزياء الكمية.
توجد الآن خطط لزيادة عدد التصادمات لمحاولة تحسين مساهمته في فهم الكون، ولكن حتى مع هذه تحديثة إلى (المرحلة عالية السطوع)، يريد المجلس الأوروبي للأبحاث النووية (CERN) الذهاب أبعد من ذلك وبناء مصادم جديد.
إذا كانت المصادمات مثل LHC ستؤدي دورًا في الفيزياء ذات الطاقة العالية خلال السنوات القادمة، فإن الحدود الطاقوية تحتاج إلى تجاوز القدرات الحالية. أدت دراسة مصادم الدائرة المستقبلية (FCC) بدراسة تصميمات مصادمات مختلفة، تتصور بنية بحثية موجودة داخل نفق تحت الأرض بطول 100 كيلومتر. يعِد هذا المشروع الطموح ببرنامج فيزياء سيقود البحث ذي الطاقة العالية إلى القرن القادم.
يوجد عدد من التحديات التي تواجه التصميم الهندسي للنفق الجديد، فمثلًا، يجب تجنب المناطق الجيولوجية المثيرة، وتحسين كفاءة المصادم المستقبلي، والسماح بالتواصل مع LHC، والالتزام بالآثار الاجتماعية والبيئية للمباني والبنية التحتية السطحية.
يبدو أن مكان وضعه يشكل تحديًا كبيرًا، لذا يُنظر في مجموعة متنوعة من خيارات التصميم، بتوجيه من CERN لتجنب التأثير على المنطقة. وداخل نفق FCC (الذي يبدو أنه سيوضع تحت نفق دائري على شكل حلقة يقع تحت الأرض تحت Haute-Savoie و Ain في فرنسا وجنيف في سويسرا) سيكون هناك مصادمين يستعملان معًا تباعًا.
المرحلة الأولى مقرر افتتاحها في منتصف الأربعينيات من القرن الحالي، وتتألف من مصادم الإلكترون-إيجابي (FCC-ee). ومن المتأمل أن يقدم قياسات دقيقة لا مثيل لها ويكشف عن فيزياء تتجاوز النموذج القياسي. وسيتبعها على نحو سريع مصادم البروتون-بروتون (FCC-hh) الذي سيتجاوز قدرة طاقة لـ LHC بثمانية أضعاف.
إنه توقع مثير أن FCC ستدفع تصادم الجسيمات إلى طاقات تصل إلى 100 تيرا إلكترون فولت على أمل كشف مجالات فيزياء جديدة. ولكن لتحقيق الهدف، يجب استخدام تقدمات تكنولوجية جديدة، ولهذا الغرض، تقوم أكثر من 150 جامعة من جميع أنحاء العالم باستكشاف الخيارات.
اقرأ أيضًا:
يتوجه مصادم الهادرونات الكبير لاستعمال طاقة أعلى لدراسة المادة المظلمة
رصد النيونترينوات لأول مرة في مصادم الهادرونات الكبير
ترجمة: حمداش رانية
تدقيق: رغد أبو الراغب
مراجعة: محمد حسان عجك
