في السنوات الأخيرة، توالت الأخبار حول المسرعات المستقبلية التي ستحل محل مصادم الهادرونات الكبير في جنيف. هل سينجح CERN في بناء مسرع دائري يبلغ محيطه 100 كيلومتر أم سيتفوق عليه الصينيون دون أن يرف له جفن؟ والسؤال البديهي أين الأميركيون؟
بدأ مصادم الهادرونات الكبير (LHC) الذي يعمل تحت إشراف المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية، أو CERN كما هو معروف، في إظهار علامات الشيخوخة. وبحسب الخطة الحالية فإن المسرع في نهاية الدورة الثانية وسيدخل قريبا في جولة من التجديدات والتحديثات استعدادا للدورة الثالثة. كما الذي نشره ساران سابقًا، من المتوقع أن ينتج المتسارع أحداثًا لمدة 20 عامًا أخرى وتستمر لعدة نبضات أخرى، ولكن على مقياس المحور، ستمر 20 عامًا بسرعة ويجب أن نبدأ في رسم المستقبل. للإجابة على أسئلة أكثر جوهرية، يجب على الفيزيائيين إجراء تجارب على مستويات طاقة أعلى، ولكي تجيب الطبيعة، يجب عليهم أن يدفعوا ثمنها بالطاقة وتصميم مسرعات ضخمة. عندما يطرح بناة المسرعات عادةً السؤال، ما هي الظواهر التي نود رؤيتها؟ أو بالأحرى ما هي الأحداث (سلسلة الاضمحلال) التي يثير فضول العلماء قياسها؟ إذا وضعنا هذا السؤال المهم جانبًا للحظة، فلا شك أن الطاقة تلعب دورًا مهمًا.
في الشهر المقبل، ستقدم CERN للاتحاد الأوروبي مسرعًا جديدًا يُعرف باسم المصادم الدائري المستقبلي (FCC) بنطاق يمكن أن يتراوح من 80 كم إلى 100 كم لتسريع الهادرونات إلى طاقات 100 تيرا إلكترون فولت (على عكس المسرع الحالي). التي يبلغ محيطها 27 كم وتنتج طاقة حوالي -13 تيرا إلكترون فولت). وبطبيعة الحال، فإن ميزانية مثل هذا المسرع ستكون ضخمة، كما أن التحديات التكنولوجية كبيرة أيضًا - بدءًا من المغناطيسات الضخمة، مرورًا بالتبريد الهائل، ومن التحكم في الإشعاع إلى تماسك الحزمة. هذه هي التحديات التي واجهها الباحثون في الماضي، لكنها أصبحت الآن على نطاق أوسع. وبطبيعة الحال، حتى لو تمت الموافقة على الخطة، فمن المرجح أن يستغرق الأمر عقودا قبل أن يبدأ المسرع في العمل.
https://www.youtube.com/watch?v=DaGJ2deZ-54
وفي نفس الوقت الذي يخطط فيه الأوروبيون، يخطط الصينيون أيضًا لبناء مسرع يصل مداه إلى 100 كيلومتر وبنصف التكلفة. تم تصميم المسرع الصيني (مصادم الإلكترون البوزيتروني الدائري CEPC - تسريع الإلكترونات والبوزيترونات) لقصف الإلكترونات والإلكترونات المضادة (البوزيترونات) لدراسة جسيم هيغز بدقة أعلى. على عكس قصف البروتونات، فإن قصف الإلكترون والبوزيترون يجعل من الممكن معايرة المسرع بمقاييس طاقة دقيقة وقياس كتل الجسيمات والقوى المؤثرة عليها بسهولة أكبر. في بعض الأحيان يهتم الباحثون بخلق مجموعة واسعة من الأحداث (سلسلة من الاضمحلال) وبالتالي يفضلون قصف البروتونات مع بعضها البعض. من أجل ترقية المسرع لتسريع البروتونات الصينية، ذكروا أن التكلفة يجب أن تزيد بشكل كبير. إذا أتت جميع الخطط الصينية بثمارها، فمن المحتمل أننا سنشهد بالفعل في عام 2030 مسرعًا هائلاً ينافس CERN وسيجذب المجتمع العلمي العالمي إليه. في السنوات الأخيرة، استثمر الصينيون الكثير من الأموال في بناء مسرعات بأحجام مختلفة ولاستخدامات متنوعة (مسرعات لإنتاج المواد، والأبحاث الطبية، والتحديثات الكيميائية، والأبحاث في علم الأحياء والعلوم البيئية).
وماذا عن الأمريكان؟ يمكنك القول أنهم ما زالوا متخلفين عن الركب. لقد دفعت الاعتبارات السياسية دائمًا الأمريكيين إلى إهمال المشاريع الضخمة أو الدفع بها، وللأسف تم ترك فيزياء الجسيمات جانبًا في الغالب. وحتى اليوم، فإن الخلافات السياسية بين الصينيين والأمريكيين تجعل من الصعب على الباحثين إجراء تعاون بحثي وزيارة زملائهم في المؤتمرات التي تُعقد على هذه الأراضي. على الأقل اليوم، لن تكون CERN هي الشركة الرئيسية في أبحاث الجسيمات وفي المستقبل القريب سوف ينضم الصينيون إلى المنافسة. وهناك نقطة مثيرة للاهتمام ولا تقل أهمية، وهي عودة المعجلات الخطية في العديد من البلدان، ولكنني سأتوسع فيها في المقالات التالية.
لمزيد من القراءة: مقالة الطبيعة عن المسرع الصيني , حول لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) على موقع CERN, المزيد عن لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC).
تعليقات 3
هل العلم يتطور؟ هذه المسرعات لا تختلف جوهريا عن محاولة ضرب حجرين ببعضهما بقوة لمعرفة أي منهما سينكسر وأي القطع منهما...
وألغى الأمريكيون بناء مسرع جسيمات ضخم في منتصف الإنشاء، فانتقل مركز الأبحاث إلى أوروبا،
https://en.wikipedia.org/wiki/Superconducting_Super_Collider
ومن الواضح أن ما يريده الصينيون هو أن يجذبوا إليهم أفضل علماء العالم الذين عاشوا في الصين
وفي منتصف القرن الماضي استفادت الولايات المتحدة الأمريكية من خيرة العلماء الأوروبيين الذين فروا إليها بكل ما لديهم من علم،
إذا لم تستثمر بما فيه الكفاية، فسوف تصبح لاعباً جانبياً في هذه المجالات،
لا يقتصر الأمر على المجال النظري فحسب، بل يشمل كل التقدم التكنولوجي المطلوب لبناء المسرع الذي يتقدم البلاد،
أنظمة حوسبة المواد المتقدمة، إلخ.
ما لن يعمل عند 13 TeV سيعمل عند 100 TeV. ووفقًا لنفس المنطق، فإن ما لا يصل إلى 100 تيرا إلكترون فولت، سوف يصل إلى 500 تيرا إلكترون فولت، على سبيل المثال، وما إلى ذلك - وما لا يتناسب مع الطاقة سوف يذهب بقوة أكبر، ولإعادة الصياغة - "إنه يتجه إلى أعلى و اعلى".
فأين الحد الأعلى النظري من حيث النظرية الفيزيائية للنموذج القياسي ومن حيث القدرة الحسابية؟
وعلى أية حال – فمن الواضح أن هناك حداً أعلى من حيث القدرة الهندسية على إنتاج الطاقات العالية والتحكم بها. وسيكون هناك حد لهذا البحث العلمي، وهو تجريبي في الأساس، نتيجة الوسائل والمعرفة التكنولوجية التي ستكون متاحة ومعروفة خلال جيل أو جيلين أو ثلاثة، وفي المفهوم الباراديغمي الموجود للنموذج القياسي، نموذج وهذا لا يخلو من الثغرات.
أصبح هذا المفهوم أكثر وضوحًا اليوم باعتباره علمًا فيزيائيًا "بدائيًا" إلى حد ما، على الرغم من الإنجازات الهائلة في الكشف عن النتائج ومستوى التعقيد المذهل. - وهذا يشبه بعض النظريات التجريبية/الرصدية في الماضي، والتي كانت "بدائية" تمامًا على المستوى المفاهيمي والمنهجي (على سبيل المثال، نظرية تايكو براهي المعقدة للغاية).
وفي مرحلة ما، سيتعين على الجهود البحثية أن تخضع لتحول نموذجي، مع خلق أفق مفاهيمي جديد ومصقول. لقد عرف التاريخ مثل هذه الثورات في الماضي، والتي خلقت في كل مرة علمًا جديدًا على المستوى المفاهيمي والإنجازات التنبؤية، ومع مرور الوقت أيضًا التطبيقات التكنولوجية. على وجه الخصوص، شهد التاريخ الحديث مثل هذه الثورات - في شكل النظرية النسبية (أيضًا الخاصة، وخاصة - الموسعة)، ونظرية الكم.
ويبدو لي أن الشكوك التي وردت في المقال بشأن حصة الولايات المتحدة في الجهد العلمي، تحتاج إلى نظر متجدد. إن الثقافة التي سوف تولد العبقرية الفردية، وعلى الأرجح ـ مجموعة العباقرة غير العاديين ـ التي ستنتج الثورة النموذجية، لابد أن تكون خلاقة وقوية بشكل خاص. بشكل عام - يبدو المجتمع العلمي الغربي مثاليًا. وعلى وجه الخصوص، فإن الثقافة الأوروبية تمر بعملية بطيئة من الانحطاط والانحدار النسبي في العديد من المجالات، وسيكون لذلك تأثيره على المجال العلمي أيضا. لا تبدو الثقافة الصينية، باعتبارها ثقافة استبدادية، خلاقة بشكل خاص. لذلك، مع كل عيوب الثقافة الأمريكية، يبدو أنها مرشح أكثر عقلانية. وكما يشير المقال، فإن الولايات المتحدة لا تستثمر حاليًا في الأبحاث في مجال المسرعات الكبيرة. لكنها لا تزال تتمتع بأفضل البنى التحتية العلمية والاقتصادية وتتدفق إليها أفضل الموارد البشرية العلمية من جميع أنحاء العالم، وبالإضافة إلى ذلك - فقد أظهرت في الماضي قدرة إدارية مبهرة وإبداعية في إطلاق المشاريع العلمية الفريدة والاستفادة منها. وقد تعمل هذه الحقائق على إنشاء البنية التحتية للقفزة النموذجية التالية.