ЦЕРН създава фабрика за Х-бозони

Съветът на международния изследователски център обяви новата си Стратегия за развитието на физиката на елементарните частици

Големият адронен колайдер, който в момента се надгражда, ще продължи да играе основна роля
за физиката на елементарните частици и през следващото десетилетие

След почти две години дискусии и обсъждания Съветът на ЦЕРН обяви, че е актуализирал стратегията, която ще ръководи бъдещето на физиката на елементарните частици в Европа. Представените препоръки по време на откритата част на заседанието на Съвета, проведено дистанционно поради продължаващата пандемия от COVID-19, подчертават научното въздействие на физиката на елементарните частици, както и нейния технологичен, обществен и човешки капитал.
Чрез изследване на все по-висока енергия и по този начин на по-малки разстояния физиката на елементарните частици прави открития, които преобразяват научното разбиране на света.
Въпреки това много от загадките на Вселената, като природата на тъмната материя и преобладаването на материята над антиматерията, тепърва ще се проучват. Актуализацията на Европейската стратегия за физиката на елементарните частици през 2020 г. предлага визия както за близкото, така и за дългосрочното бъдеще на научното поле, което поддържа водещата роля на Европа в справянето с нерешените въпроси във физиката на елементарните частици и в иновативните технологии, разработвани в тази област.
Най-важните научни приоритети, идентифицирани в актуализирания вариант на Стратегията, са изучаването на бозона на Хигс – уникална частица, която повдига научни въпроси относно основните закони на природата, и проучването на високоенергийната граница. Това са два основни и допълващи се начина за справяне с откритите въпроси във физиката на елементарните частици.
„Стратегията се ръководи преди всичко от науката и по този начин представя научните приоритети в тази област – казва Урсула Баслер, председател на Съвета на ЦЕРН. – Европейската стратегическа група – специален орган, създаден от Съвета, успешно провежда задълбочено проучване, за което допринасят няколко-
стотин европейски физици.“ Научната визия, очертана в Стратегията, трябва да служи като насока за ЦЕРН и да улесни провеждането на съгласувана научна политика в цяла Европа.
Успешното завършване на Големия адронен ускорител с висока светимост през следващото десетилетие, за което понастоящем в ЦЕРН се извършват надграждащи дейности, трябва да остане основна точка на европейската физика на елементарните частици. Стратегията подчертава значението на разширяването на научноизследователската и развойната дейност за модерни ускорителни, детекторни и изчислителни технологии като необходимо условие за всички бъдещи проекти. Предоставянето на близката и дългосрочна бъдеща изследователска програма, предвидена в актуализацията на Стратегията, изисква както фокусирана, така и трансформираща научноизследователска и развойна дейност, която също има много потенциални ползи за обществото.
Документът подчертава и необходимостта да се прилага електрон-позитронният ускорител, действащ като „фабрика за Хигс“, като съоръжението с най-висок приоритет след Големия адронен ускорител. Бозонът на Хигс е открит в ЦЕРН през 2012 г. и се очаква да бъде мощен инструмент за проучвания във физиката извън стандартния модел. Такава машина би произвела голямо количество Хигс бозони в много чиста среда, би постигнала значителен напредък в картографирането на разнообразните взаимодействия на Хигсовия бозон с други частици и би представлявала съществена част от богата изследователска програма, позволяваща измервания с изключително висока точност. Работата на този бъдещ ускорител в ЦЕРН може да започне в рамките на период от по-малко от 10 години след пълната експлоатация на Големия адронен ускорител с висока светимост, който се очаква да завърши операциите през 2038 година.
Изследването на значително по-високи енергии от тези на Големия адронен ускорител ще позволи да се направят нови открития и да се намерят отговорите на загадки, като природата на тъмната материя.
В потвърждение на факта, че общността на специалис-
тите по физика на елементарните частици е готова за следващата стъпка към още по-високи енергии и по-малки мащаби, друга съществена препоръка на Стратегията е Европа в
сътрудничество със световната общност да предприеме финансово и технически осъществимо проучване за следващо поколение адронен ускорител с възможно най-висока енергия с електрон-позитронен ускорител като възможен първи етап.
Освен това се препоръчва Европа да продължи да подкрепя неутрино проекти в Япония и САЩ. Важно е и сътрудничеството със съседните области, като астро- и ядрената физика, както и продължаващото сътрудничество с държави извън Европа.
„Това е много амбициозна стратегия, която очертава светло бъдеще за Европа и за ЦЕРН с един внимателно обмислен, поетапен подход. Ще продължим да инвестираме в силни програми за сътрудничество между ЦЕРН и други изследователски институти в държавите членки на ЦЕРН и извън нея – заявява генералният директор на ЦЕРН Фабиола Джаноти. – Тези сътрудничества са решаващи за устойчивия научен и технологичен прогрес и носят много ползи за общес-
твото.“
„Естествената следваща стъпка е да се проучи приложимостта на препоръките с висок приоритет, като същевременно ще продължим да изпълняваме разнообразна програма от проекти от голямо значение – обяснява председателят на групата за изработване на европейската стратегия Халина Абрамович. – Европа трябва да държи отворена вратата за участие в други основни проекти, които ще обслужват научната област, като цяло, като например предложения проект за международен линеен ускорител.“
Освен непосредствените научни резултати основните изследователски инфраструктури като ЦЕРН
имат широко обществено въздействие благодарение на своя технологичен, икономически и човешки капитал. Напредъкът в ускорителите, детекторите и изчислителната техника има значително влияние върху области като медицински и биомедицински технологии, аерокосмически приложения, културно наследство, изкуствен интелект, енергия, големи данни и роботика. Партньорствата с големи изследователски инфраструктури помагат за стимулиране на иновациите в индустрията. По отношение на човешкия капитал, обучението на учени, инженери, техници и професионалисти в началото на кариерата им осигурява набор от талантливи професионалисти за индустрията и други области на обществото.
Стратегията подчертава и два други основни аспекта: околната среда и значението на отворената наука. „Въздействието върху околната среда на дейнос-
тите, свързани с физиката на елементарните частици, трябва да продължи внимателно да се изучава и свежда до минимум. Подробен план за минимизиране на въздействието върху околната среда и за икономия и повторна употреба на енергия трябва да бъде част от процеса на одобрение за всеки голям проект“, се казва в документа. Технологиите, разработени във физиката на елементарните частици, за да се сведе до минимум въздействието на бъдещите съоръжения върху екологията, могат също да намерят по-общи приложения в опазването на околната среда.

Актуализацията на Европейската стратегия за физиката на елементарните частици започва през септември 2018 г., когато Съветът на ЦЕРН, състоящ се от представители на страните членки на ЦЕРН и асоциираните държави членки, създава Групата за европейска стратегия, която да координира процеса. Групата работи в тясна консултация с научната общност. Близо 200 становища са обсъдени и обобщени по време на отворен симпозиум в Гранада през май 2019 г. Групата постига съгласие по окончателните препоръки по време на едноседмична подготвителна сесия, проведена в Германия през януари 2020 г. Констатациите са представени на Съвета на ЦЕРН през март и е планирано да бъдат оповес-
тени на 25 май в Будапеща, но заради пандемията с COVID-19 са обявени в края на юни.