Drak urychlovačů: Čína plánuje mnohem větší a výkonnější protějšek LHC  
LHC je nejdražší, největší a nejvíc sexy přístroj na povrchu této planety. Jestli ale Čína naplní své velké plány ve fyzice vysokých energií, tak se LHC nebude hřát na výsluní věčně. Už jenom deset let, pokud v Číně budou dost pilní.
LHC, experiment ATLAS. Kredit: Claudia Marcelloni / CERN.
LHC, experiment ATLAS. Kredit: Claudia Marcelloni / CERN.

Už asi desetiletí je Velký hadronový srážeč LHC v evropském CERNu největším přístrojem planety. Hlavní komponentou LHC je gigantický prstenec, který představuje tunel o délce asi 27 kilometrů, běžící v hloubce až 175 metrů pod pomezím Švýcarska a Francie. Celé zařízení LHC přitom zaměstnává tisíce lidí, ať už vědců nebo technického personálu.

 

Logo projektu CEPC.
Logo projektu CEPC.

Čína má ale v tomto směru vlastní a velmi velké ambice. Může se tím pádem stát, že velký srážeč LHC už nebude rozmanitým žebříčkům nebo učebnicím kralovat nadlouho. Čínský Institut fyziky vysokých energií IHEP totiž nedávno potvrdil, že zcela vážně v nadcházejícím desetiletí plánuje stavbu gigantického čínského urychlovače, tedy přesněji řečeno srážeče částic. Ten by měl LHC prakticky ve všech relevantních parametrech překonat.

 

Navrhovaný srážeč částic nese označení Circular Electron Positron Collider (CEPC). První zmínky o něm pocházejí z roku 2012. Až doposud byly ale dostupné informace jenom vágní a nebylo jasné, jaká se vlastně s takovým urychlovačem bude dělat věda. Podle nedávného prohlášení zmíněného čínského institutu by měl být v porovnání s LHC více než pětkrát výkonnější a průměr jeho prstence by měl být asi čtyřnásobný. Součástí tohoto nejnovějšího oznámení čínských představitelů je také 500-stránková zpráva, která popisuje čínský srážeč a jeho stavbu do podrobností.

 

Tým CEPC s aktuální detailní zprávou. Kredit: IHEP.
Tým CEPC s aktuální detailní zprávou. Kredit: IHEP.

Jestli vše půjde podle čínských plánů, by gigantický srážeč CEPC měl stát v roce 2030. Pak se pustí do práce. V Číně počítají s tím, že by měl produkovat exotické částice, jako jsou třeba populární Higgsovy bosony. Podle čínských odborníků by měl urychlovač CEPC vyrobit asi milion Higgsových bosonů za desetiletí, spolu s miliony dalších exotických částic, jako jsou třeba bosony W a Z.

 

V dnešní době vzniká na Velkém hadronovém srážeči v CERNu i při nejvyšším výkonu jenom pár takových částic. Jejich velká vzácnost a nedostupnost přitom zásadně omezuje výzkum těchto částic. Pokud by jich vědci dostali mnohem víc, tak by také jejich výsledky byly mnohem lepší a detailnější. Zároveň se hraje o hodně, o samotnou podstatu reality. Výzkum těchto částic by mohl přinést novou fyziku, vyladit Standardní model částic nebo i poodhalit chronické tajemství temné hmoty.

 

Velký srážeč LHC, pod Švýcarskem a Francií. Kredit: CERN.
Velký srážeč LHC, pod Švýcarskem a Francií. Kredit: CERN.

Čínský drak CEPC by měl smažit exotické bosony deset let. Pak půjde do výslužby. Přímo na jeho místě by měl ale vzniknout jiný, ještě pokročilejší srážeč Super Proton Proton Collider. Ten bude fungovat jako velmi pokročilá a mnohem výkonnější verze dnešního LHC. Jak se asi dá očekávat, tento budoucí megasrážeč využije infrastrukturu srážeče CEPC a také doposud neznámé technologie a materiály, které se vší pravděpodobností budou kolem roku 2040 k dispozici.

 

Super Proton Proton Collider by měl ve srážkách dosahovat energií kolem 50 – 70 TeV. Jestli to klapne, mohl by tím pádem objevit nové, doposud neznámé částice. Pokud nějaké v tomto směru existují. Jestli ano, tak tajemství tohoto vesmíru už nevydrží dlouho skrytá. Proto bychom měli Číně, přes její všechny nepěkné chyby a zavrženíhodné sklony, ohledně nových urychlovačů držet palce.

Literatura
Popular Mechanics 14. 11. 2018, CEPC Design Report Released 14. 11. 2018.

Datum: 19.11.2018
Tisk článku

Související články:

V CERNu si myslí na gigantický urychlovač     Autor: Stanislav Mihulka (06.03.2014)
Budoucí kruhový urychlovač v CERN     Autor: Marek Taševský (14.05.2014)
Čína chce v roce 2020 zahájit stavbu ohromného srážeče částic     Autor: Stanislav Mihulka (31.10.2015)



Diskuze:

obří urychlovač

Pavel Klein,2018-11-20 11:08:50

A co toto: http://www.osel.cz/10081-miniaturni-urychlovace-prichazeji-awake-urychlil-prvni-elektrony.html
Malé, ale přesto výkonné urychlovače už nejsou v kurzu?
Pokračujeme v budování megalomanských projektů s nejistým výsledkem?
Většinou se dočítám, že je potřeba k objevení nových částic zvýšit výkon o celý řád, či dva a tady i přes obří velikost ve srovnání s LHC bude výkon "jen" pětinásobný.

Trochu mi to připomíná Sovětský svav (hlavně ať to máme větší než USA)
Ale je to jen můj pohled na věc a budu rád, pokud se ukáže opak a Čína přijde s novými významnýmy objevy.

Odpovědět


Re: obří urychlovač

Vít Výmola,2018-11-20 14:31:50

Ten pětinásobný výkon představuje ve skutečnosti výrazný pokrok. Rozdíl je právě ve srážení pozitronů a elektronů a ne protonů jako v LHC. Elektrony/pozitrony mají výrazně menší rozměry a jsou to elementární dále nedělitelné částice. Energie se proto soustřeďuje do podstatně menšího průřezu a nerozptyluje se.
Tolik můj velmi laický popis, pro lepší vysvětlení se raději podívejte do článků pana Wágnera. :)

Jinak je velice dobře, že se Čína pouští do základního výzkumu. Je to chvályhodný trend (jiným příkladem je třeba radioteleskop FAST).

Odpovědět


Re: obří urychlovač

Pavel Hudecek,2018-11-21 14:53:45

Urychlování brázdovou vlnou se na otevírání nových obzorů vyloženě nehodí. Nejprve se totiž musí postavit budící urychlovač:-)

V případě odkazovaného pokusu s AWAKE, vzali protony urychlené v SPS na 400 GeV a tím vytvořeným brázdovým polem urychlili elektrony na 2 GeV.
http://www.svetcastic.sk/cms/newsreader/awake-dosiahol-prvykrat-v-historii-urychlenie-elektronov-v-protonmi-pohananej-plazmovej-vlne.html

Je to tedy super, když chcete vedle urychlovače hadronů levně udělat i urychlovač leptonů, ale samo o sobě...

Odpovědět


Re: Re: obří urychlovač

Pavel Hudecek,2018-11-21 15:21:24

Jo a mimochodem, když se dá gůglit "urychlovač awake", tak většina odkazů už na první stránce jsou konspirační teorie nejbláznivějšího charakteru. Vůbec nevím, čím se o to AWAKE zasloužil.

(hledáno bylo bez přihlášení ke Google účtu)

Rozhodně jsem tak kvalitní (obvod/průměr)čoviny už dlouho neviděl:-)
Vzhledem k pobožnosti autorů zbývá dodat jen: Bože, do čehos to duši dal?!

Odpovědět


Re: Re: Re: obří urychlovač

Vít Výmola,2018-11-22 22:51:41

Na tento popud jsem zkusil googlovat a říkal jsem si, kam to normálně na internetu chodíte, když vám to nabízí kospirace a mně CERN, Max Planck Institute a podobně. Pak jsem si uvědomil, že hledám anglicky "awake accelerator" a ne české 'urychlovač awake". Inu, zadal jsem dotaz znovu a už to přišlo! :D
Teda spíš :(, protože tohle je opravdu výtah té největší pomatenecké žumpy internetu.

Odpovědět

srážení positronů?

Milan Štětina,2018-11-20 09:59:19

Překvapuje mě, že chtějí srážet elektrony a positrony v kruhovém urychlovači.
Na jednu stranu elektron s pozitronem se přitahují a mění na čistou energii při každé srážce(při malé rychlosti gama fotony, při větší mohou vznikat i další částice - ty s klidovou energií nižší než energie elektronu a positronu před srážkou). Pak také elektron i positron je na rozdíl od protonu, který se skládá z kvarků, jednoduchá částice a nemá tedy tendenci chovat se jako několik srážek (tj. že vzniká více částic s nižší energií).
Na druhou stranu elektron je lehčí, takže pro stejnou energii musí být buď větší poloměr nebo silnější magnetické pole, popřípadě obojí (pro nerelativistický případ je to v poměru odmocnin hmotností, takže asi 40x, relativisticky jsem to spočítat nezkoušel). Možná spoléhají na to, že pro stejný efekt jim stačí nižší energie (viz výše), ale nevím - neumím to kvatnifikovat.
Pak taky nevím, jak se vyrábí velké množství pozitronů. A jak se udrží positron dostatečně dlouho mimo další částice, aby neanihiloval (teoreticky stačí magnetické pole a vakuum - ale vakuum není nikdy dokonalé) asi považují jen za drobný technický problém. I když na vakuumm a positrony odborník nejsem - možná by se mohl vyjádřit někdo znalejší.

Odpovědět


Re: srážení positronů?

Pavel Hudecek,2018-11-20 14:33:17

V urychlovači jsou si elektrony a pozitrony rovny:-)

Když se jakákoli urychlovaná částice s něčím srazí, je pro další použití ztracena.

Ty elektrony a pozitrony mají právě velkou výhodu, že je energie koncentrována a navíc v tomto případě, z nich za optimálních okolností nezbyde žádné "smetí". Místo toho se rovnou materializují nové částice. Výsledkem je větší podíl užitečných dat.

Ale zase jak jsou lehké, tak je pro dosažení stejné energie jejich rychlost více relativistická a tak cestou více synchrotronově září a protože jsou lehké, tak je to taky ještě víc brzdí. Proto se vysloveně nehodí do systémů s uzavřenou dráhou.

Ale Číňani se asi rozhodli, že zopakují historii LHC, jen ve větším. Předchůdcem LHC byl LEP, kde se také srážely elektrony a pozitrony. Až se došlo na hranice možností, rozebrali ho a v tunelu postavili LHC.

Odpovědět


Re: Re: srážení positronů?

Pavel Hudecek,2018-11-20 14:51:53

Základní myšlenka je nejspíš taková:
1. Postavíme e-/e+
2. Používáme, tuníme, mezitím roste dostupný výpočetní výkon
3. e-/e+ dojde na hranice možností v daných rozměrech tunelu, výpočetní výkon dosáhne použitelnosti pro hadrony
4. Postavíme hadron colider
5. Používáme, tuníme
6. Postavíme ještě větší tunel a ten dosavadní použijeme jako předurychlovač k novému e-/e+ (viz SPS).

Odpovědět

sranda musí být :-)

Jiří Petráš,2018-11-19 19:29:50

Která věta v článku je nejzábavnější? :-)
Mě rozesmála věta "Jestli ano, tak tajemství tohoto vesmíru už nevydrží dlouho skrytá."
Byl bych rád kdyby to tak bylo a uznávám, že pokrok ve vědě je velký, ale téhle větě nevěřím. :-) Jen věřím, že se něco dalšího objeví, nějaké otázky se vyřeší, ale ne proč existuje vesmír (multivesmír), nebo jak je možný že existuje. Všechno to je jen popis hmoty, energie, prostoru a neřeší to základní otázku jak je možný, že něco existuje ať je to třeba ten multivesmír, kde náhodnými kolizemi prostorů vznikají nové vesmíry, každý s jinými fyzikálními konstantami, nebo že prostor je opak hmoty a tak z ničeho kde není ani prostor se vytvoří obojí. To je zas jen popis jak to funguje. Neřeší to otázku jak je možný, že něco existuje.

Odpovědět


Re: sranda musí být :-)

Milan Krnic,2018-11-19 22:22:33

Prostor opak hmoty? Prostor je tak, jak je popisován, idea, a tedy jiný rámec, ne opak. Reálně nic takového neexistuje. Základní otázka jak a proč je z podstaty nesmyslná, když je něco neuchopitelné, nemá valný smysl se tím zabývat. Odhalovat tajemství je fajn, alespoň se kluci a holky nenudí, a minimálně jako vedlejší produkt to pomůže spustě lidem, např. zaměstnaností, a jakožto náročný projekt i udržením know-how.

Odpovědět


Re: sranda musí být :-)

Radoslav Porizek,2018-11-20 23:11:29

Odhliadnuc od tych filozofickych uvah,
urychlovac bude moct (aj to zatial len teoreticky) dosahovat energie len niekolko-nasobne vacsie ako LHC v Cerne. Vsetky vyssie energie nam nadalej zostanu nedostupne na experimenty.

A tak to bude vzdy, pokial by sme aj postavili urychlovac, ktory by na urychlenie pouzil vsetku hmotu Zeme, ktoru by dokonale premenil na energiu podla E=m*c^2 (co by bola pre ludstvo neprekonatelna hranica), tak stale nam ostanu vyssie energie, ktore nie sme schopni experimentalne skumat.

Takze cisto prakticky sme v nasom poznani limitovani.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace