世界をリードする科学施設を持つ物理学研究所が、それを引き継ぐためにさらに優れた機械の計画を立てなければならないことは、広く認められている真実です。ジュネーブの近くにあるヨーロッパの素粒子物理研究所 CERN も同様です。CERN には、世界最大の原子粉砕機である長さ 27 キロメートルの大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) があります。今日、CERN の運営評議会は、最終的に LHC の 7 倍のエネルギーに到達できる、長さ 80 ～ 100 キロメートルのさらに大きな衝突型加速器 (実際には連続して 2 つ) を構築するための技術的および財政的実現可能性調査を開始すると発表しました。最初の機械は 2040 年まで製造されません。
「CERNの加盟国には、主要な素粒子物理研究所であることを誇りに思っており、CERNがそこにとどまることに関心があると思います」と、物理学者でCERN評議会の委員長であるUrsula Basslerは述べていますラボをサポートする 23 か国の代表。しかし、CERN のファビオラ・ジャノッティ事務局長は、200 億ドルの費用がかかる可能性のある新しいマンモス コライダーを建設するという約束はなされていないことを強調しています。 「プロジェクトの実施を推奨するものはありません」と彼女は言います。 「これは数年後に実現します。」
物理学者は、LHC が 2010 年にデータの取得を開始するかなり前から、次にどのコライダーを構築するかについて議論してきました。このような機械は、反対循環する陽子ビームを打ち砕く円形の LHC を補完する。 2 種類のマシンには異なる強みがあります。陽子コライダーは通常、より高いエネルギーに達し、より重い新しい粒子を発見できます。しかし、陽子はクォークと呼ばれる別の粒子でできているため、乱雑な衝突を起こします。対照的に、電子と陽電子は分割できない基本粒子であるため、よりクリーンな衝突を行います。歴史的に、物理学者はしばしば陽子コライダーで新しい粒子を発見し、電子陽電子コライダーで詳細に研究してきました.
それが、世界中の素粒子物理学者が今日プレイしようとしているゲームです。 2012 年、陽子を打ち砕く LHC は、物理学者の標準モデルによって予測された最後の粒子であるヒッグス粒子を爆発させ、他のすべての基本粒子が質量を得る方法を説明する要となりました。現在、多くの人が電子陽電子衝突型加速器を構築し、それをヒッグス工場として実行して、粒子を大量に作成し、予測された特性を正確に持っているかどうかを確認したいと考えています。予測からの逸脱は、40 年前の標準モデルを超えた新しい物理学の兆候であり、素粒子物理学者が必死に見つけようとしているものです。日本の物理学者は、そのようなリニア コライダーをホストしたいと考えています。
しかし、数年前、何人かの物理学者が別のアプローチを提案し、ヒッグスを研究するために長さ 80 から 100 キロメートルの円形の電子陽電子加速器を構築しました。そのマシンには大きな欠点があります。軽量の電子が円を描いて周回するため、大量の X 線を放射してエネルギーを失うため、そのようなマシンは効率が悪く、エネルギー範囲が制限されます。しかし、それには大きな実用的な利点があります。それが必要とするトンネルは、後でより高いエネルギーの陽子コライダーを収容するためにも使用される可能性があります.これはまさに、1989 年から 2000 年にかけて稼働した大型電子陽電子衝突型加速器のために掘られた既存のトンネルに建設された LHC で CERN が行ったことです。 CERN の陽子-反陽子衝突型加速器で。)
現在、CERN の物理学者は、2040 年頃に、ヒッグスを研究するために巨大な円形の電子陽電子コライダーを構築する未来を思い描いています。次に、より強力な陽子コライダーでフォローアップし、新しい高エネルギーフロンティアに到達します。今日、CERN 評議会はその方向への一歩を踏み出し、2013 年以来となる長期戦略の更新を発表しました。
ただし、CERN の計画がどの程度変更されたかは不明です。一部の物理学者は、CERN 独自のリニア コライダーの設計に長い間取り組んできました。そして、新しい長期戦略はその考えを完全に否定するものではないようです。 「また、加速器技術を改善する機会を逃さないようにするために、加速器の研究開発を継続することをお勧めします」と、計画演習を主導したテルアビブ大学の物理学者、Halina Abramowicz 氏は、オンラインの質疑応答セッションで述べました。 「このメッセージを明確に伝えることが重要だと思います。」
大型の新しいマシンの実現可能性調査は、CERN が次に長期戦略を更新する 2026 年または 2027 年までに行う必要があります。中国の物理学者は大きな円形コライダーを構築する同様の計画を持っているため、CERN はまた、推定されるコライダーの軍拡競争で競合する可能性があります。もちろん、すべては、現在アップグレード中であり、2030 年代半ばまで稼働する予定の LHC が、ヒッグス粒子以外の研究対象を見つけるかどうかにかかっている可能性があります。そうでない場合、ヒッグス粒子だけを研究するために 200 億ドルを費やすようヨーロッパ政府を説得することは、困難な政治的課題となる可能性があります。
