Interested Article - Future Circular Collider

Future Circular Collider (FCC ) («Будущий кольцевой коллайдер» ) — международный проект по созданию будущего коллайдера на базе научного центра ЦЕРН после окончания программы Большого адронного коллайдера . Запуск FCC ожидается не ранее 2040 года.

Стоимость плана разработки оценивается в 21 миллиард долларов США .

История

После открытия на LHC бозона Хиггса с массой 125 ГэВ возник интерес к строительству установки для детального изучения его свойств, т. н. Хиггс-фабрики. Поскольку масса частицы оказалась сравнительно малой, то предпочтительным вариантом является кольцевой электрон-позитронный коллайдер, поскольку уже есть опыт работы LEP с энергией до 106 ГэВ в пучке, и на других «фабриках» ( KEKB , , DAFNE ) с более низкой энергией отработаны методы получения сверхвысокой светимости. Альтернативным вариантом Хиггс-фабрики может быть линейный коллайдер, для которого есть разработанные проекты ( ILC , ), однако нет опыта практической реализации, и по светимости в области до 200 ГэВ кольцевые коллайдеры превосходят линейные.

Недостатком кольцевых электронных машин высокой энергии являются огромные потери на излучение. Снизить потери можно лишь увеличив радиус кривизны дипольных магнитов , то есть увеличив периметр накопителя . Предварительные оценки показали, что расположение кольца на энергию 125 ГэВ в существующем тоннеле (проект LEP3) даёт неприемлемые потери мощности. В результате появился проект кольца в новом тоннеле, 50-80 км (проект TLEP). Чтобы насытить физическую программу будущего коллайдера, его энергию предложено повысить до 175 ГэВ, что позволит рождать пары топ-кварков $t{\bar {t}}$ , а периметр до 100 км. По аналогии с удачной долгосрочной связкой работы LEP-LHC, после электрон-позитронного коллайдера в том же тоннеле предполагается строительство адронного коллайдера на энергию до 100 ТэВ с использованием LHC в качестве инжектора.

В феврале 2014 года ЦЕРН запустил проект FCC по изучению возможности строительства будущих лептонных, адронных и электрон-ионных коллайдеров FCC-ee, FCC-hh, FCC-eh. Целью является издание концептуального физического проекта (CDR — Conceptual Design Report) комплекса ускорителей и детекторов к середине 2018 года. В проекте участвуют несколько десятков научных организаций со всего мира, в том числе 4 российских центра: ОИЯИ , МИФИ , НИИЯФ МГУ , ИЯФ СО РАН .

В декабре 2015 года стало известно, что для дальнейшей разработки в качестве базового варианта электрон-позитронного коллайдера был выбран проект Института ядерной физики им. Г. И. Будкера .

В июне 2020 года главный совет (council) ЦЕРНа одобрил . Стратегия прокламирует высоким приоритетом строительство электрон-позитронного коллайдера Хиггс-фабрики, а следующим приоритетом протон-протонный коллайдер с максимально возможной энергией. Документ рекомендует Европе, в международном сотрудничестве, разрабатывать проект протон-протонного коллайдера на энергию 100 ТэВ, с сооружением электрон-позитронного коллайдера, как первой стадии.

Описание

Коллайдер с периметром 100 км расположится в туннеле между Предальпами и Юрой , охватывая собой массив горы Салев.

Диапазон энергий FCC-ee от 45 ГэВ до 175 ГэВ, что позволит детально изучать свойства Z- , W- , Хиггс -бозонов и t-кварков . Светимость, в зависимости от энергии, составит от 8×10 ³⁶ см ⁻² с ⁻¹ до 7×10 ³⁴ см ⁻² с ⁻¹ .

Энергия FCC-hh может достичь 100 ТэВ в том случае, если будет надёжно освоено изготовление магнитов с полем 20 Т, что требует широко использовать ВТСП -кабели. Светимость ожидается на уровне 5×10 ³⁴ см ⁻² с ⁻¹ . Основная цель этой установки — поиск в области новых энергий физических явлений за рамками Стандартной модели .