A colaboração do Future Circular Collider (FCC) enviou seu CDR (Conceptual Design Report) para publicação
Genebra. Em Janeiro de 2019, a colaboração do Future Circular Collider (FCC) enviou seu CDR (Conceptual Design Report) para publicação, um documento de quatro volumes que apresenta as diferentes opções para um grande colisor circular do futuro. Ele mostra as grandes oportunidades físicas oferecidas por máquinas de energia e intensidade sem precedentes e descreve os desafios técnicos, o custo e o cronograma de realização.
Nos próximos dois anos, a comunidade de física de partículas estará atualizando a Estratégia Europeia para a Física de Partículas, descrevendo o futuro da disciplina além do horizonte do Large Hadron Collider (LHC). O roteiro para o futuro deve, em particular, levar a escolhas cruciais para pesquisa e desenvolvimento nos próximos anos, com o objetivo de construir o acelerador de partículas que sucederá ao LHC e será capaz de expandir significativamente nosso conhecimento da matéria e da universo. O novo CDR contribui para a estratégia europeia. A possibilidade de um futuro colisor circular será examinada durante o processo estratégico, juntamente com a outra opção de colisor pós-LHC no CERN, o colisor linear CLIC.
O estudo da FCC começou em 2014 e decorre diretamente da atualização anterior da Estratégia Europeia, aprovada em maio de 2013, que recomendava a realização de estudos de design e viabilidade para que a Europa “estivesse em posição de propor um ambicioso acelerador pós-LHC projeto no CERN na época da próxima atualização da estratégia”. A FCC forneceria colisões elétron-pósitron, próton-próton e íon-íon a energias e intensidades sem precedentes, com a possibilidade de colisões elétron-próton e elétron-íon.
“O relatório de projeto conceitual da FCC é uma conquista notável. Isso mostra o tremendo potencial da FCC para melhorar nosso conhecimento da física fundamental e para avançar em muitas tecnologias com amplo impacto na sociedade”, disse Fabiola Gianotti, diretora geral do CERN. “Ao apresentar novos e assustadores desafios, a FCC se beneficiaria muito com a experiência, o complexo de aceleradores e as infraestruturas do CERN, que foram desenvolvidos ao longo de mais de meio século.”
A descoberta do bóson de Higgs no LHC abriu um novo caminho para a pesquisa, pois o bóson de Higgs poderia ser uma porta para a nova física. Estudos detalhados de suas propriedades são, portanto, uma prioridade para qualquer futuro acelerador de física de alta energia. As diferentes opções exploradas pelo estudo da FCC oferecem oportunidades únicas para estudar a natureza do bóson de Higgs. Além disso, as evidências experimentais exigem que a física além do Modelo Padrão leve em consideração observações como a matéria escura e o domínio da matéria sobre a antimatéria. A busca por nova física, para a qual um futuro colisor circular teria um vasto potencial de descoberta, é, portanto, de suma importância para fazer progressos significativos em nossa compreensão do universo.
O estudo de design da FCC foi um esforço enorme, possível apenas graças a uma grande colaboração internacional. Ao longo de cinco anos e com o forte apoio da Comissão Europeia por meio do programa Horizonte 2020, a colaboração da FCC envolveu mais de 1300 colaboradores de 150 universidades, institutos de pesquisa e parceiros industriais que participaram ativamente do esforço de projeto e do P&D de novas tecnologias para preparar para a implantação sustentável e operação eficiente de um possível futuro colisor circular.
“O objetivo final da FCC é fornecer um anel acelerador de prótons supercondutor de 100 quilômetros, com uma energia de até 100 TeV, o que significa uma ordem de magnitude mais poderosa que o LHC”, disse o diretor de Aceleradores e Tecnologia do CERN, Frédérick Bordry. “A linha do tempo da FCC prevê começar com uma máquina de elétrons-pósitrons, assim como a LEP precedeu o LHC. Isso permitiria que um programa rico beneficiasse a comunidade de física de partículas ao longo do século XXI.”
Usando ímãs supercondutores de nova geração de alto campo, o colisor de prótons da FCC ofereceria uma ampla gama de novas oportunidades de física. Atingir energias de 100 TeV e mais além permitiria estudos precisos de como uma partícula de Higgs interage com outra partícula de Higgs e uma exploração completa do papel da quebra de simetria por eletro-cavidade na história do nosso universo. Também nos permitiria acessar escalas de energia sem precedentes, procurando novas partículas maciças, com múltiplas oportunidades para grandes descobertas. Além disso, colidiria íons pesados, sustentando um rico programa de física de íons pesados para estudar o estado da matéria no universo primitivo.
Os coletores de prótons têm sido a ferramenta de escolha por gerações para se aventurar na nova física em menor escala. Um grande colisor de prótons apresentaria um salto adiante nesta exploração e estenderia decisivamente o programa de física além dos resultados fornecidos pelo LHC e um possível colisor de elétrons-pósitrons.” disse o diretor de pesquisa e computação do CERN, Eckhard Elsen.
Uma máquina de elétron-pósitron de 90 a 365 GeV com alta luminosidade poderia ser o primeiro passo. Tal colisor seria uma “fábrica Higgs” muito poderosa, possibilitando detectar processos novos e raros e medir as partículas conhecidas com precisões nunca antes alcançadas. Essas medições precisas forneceriam grande sensibilidade a possíveis pequenos desvios das expectativas do Modelo Padrão, o que seria um sinal de nova física.
O custo de um grande colisor circular de elétrons e pósitrons estaria na faixa de 9 bilhões de euros, incluindo 5 bilhões de euros para as obras de engenharia civil de um túnel de 100 quilômetros. Esse colisor serviria à comunidade mundial de física por 15 a 20 anos. O programa de física poderia começar em 2040 no final do LHC de alta luminosidade. O custo estimado para uma máquina de prótons supercondutora que posteriormente usaria o mesmo túnel é de cerca de 15 bilhões de euros. Esta máquina pode entrar em operação no final dos anos 2050.
Os complexos instrumentos necessários para a física de partículas inspiram novos conceitos, inovação e tecnologias inovadoras, que beneficiam outras disciplinas de pesquisa e acabam encontrando muitas aplicações que têm um impacto significativo na economia e na sociedade do conhecimento. Um futuro colisor circular ofereceria oportunidades extraordinárias para a indústria, ajudando a ampliar ainda mais os limites da tecnologia. Também forneceria treinamento excepcional para uma nova geração de pesquisadores e engenheiros.
Publicado em 23/06/2020 07h16
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