बड़े हैड्रॉन कोलाइडर भौतिकी में आश्चर्यजनक अग्रिमों के लिए जिम्मेदार रहे हैं: मायावी, लंबे समय से मांगी गई हिग्स बोसोन के साथ-साथ अन्य नए विदेशी कणों, प्रकृति के नए बलों के संभावित संकेत, और बहुत कुछ की खोज।

फ्रांस और स्विट्जरलैंड की सीमा पर यूरोपियन ऑर्गनाइजेशन फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (CERN) में स्थित, LHC को एक और 15 वर्षों तक चलने की उम्मीद है। फिर भी, भौतिक विज्ञानी पहले से ही योजना बना रहे हैं कि इसके बाद क्या आएगा।

CERN के अगले चरण के लिए सबसे पसंदीदा प्रस्तावों में से एक 70 साल का भविष्य के सर्कुलर कोलाइडर (FCC) परियोजना है। एलएचसी के आकार का तीन गुना से अधिक, यह विशाल प्रस्तावित मशीन ब्रह्मांड के कुछ रहस्यों को हल करने का वादा करती है – और निस्संदेह कुछ नए लोगों को प्रकट करती है।

एफसीसी क्या करेगा?

एलएचसी, जो परिधि में 27 किलोमीटर की दूरी पर एक गोलाकार सुरंग पर कब्जा कर लेता है, वर्तमान में दुनिया की सबसे बड़ी मशीन है। एफसीसी को जुरा पर्वत और आल्प्स के बीच जिनेवा बेसिन में 91 किमी की बड़ी सुरंग में रखा जाएगा।

एफसीसी का पहला चरण इलेक्ट्रॉनों के लिए एक कोलाइडर का निर्माण और संचालन होगा (हल्के कण जो परमाणुओं के बाहरी खोल को बनाते हैं) और पॉज़िट्रॉन (इलेक्ट्रॉनों के एंटीमैटर मिरर छवियों)। यह कोलाइडर हिग्स बोसोन के अधिक सटीक माप की अनुमति देगा।

दूसरा चरण प्रोटॉन के लिए एक कोलाइडर होगा (परमाणुओं के कोर में पाए जाने वाले भारी कण)। एलएचसी पहले से ही प्रोटॉन से टकराता है, लेकिन नया कोलाइडर प्रोटॉन को सात गुना से अधिक ऊर्जा के रूप में तेज करेगा।

टक्कर ऊर्जा में यह वृद्धि पहले कभी मानवता द्वारा उत्पादित कणों की खोज के लिए अनुमति देती है। यह अपनी तकनीकी चुनौतियों के साथ भी लाता है, जैसे कि उच्च शक्ति वाले सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का विकास।

ज्ञात अज्ञात

एलएचसी से सबसे हाई-प्रोफाइल परिणाम हिग्स बोसोन की खोज रहा है, जो हमें यह बताने देता है कि ब्रह्मांड में कणों में द्रव्यमान क्यों है: वे तथाकथित हिग्स क्षेत्र के साथ बातचीत करते हैं जो सभी अंतरिक्ष को अनुमति देता है।

यह एक महान जीत थी जिसे हम मानक मॉडल कहते हैं। यह वह सिद्धांत है, जो हमारे वर्तमान ज्ञान का सबसे अच्छा करने के लिए, ब्रह्मांड में सभी मौलिक कणों और उनकी बातचीत की व्याख्या करता है।

हालांकि, मानक मॉडल में महत्वपूर्ण कमजोरियां हैं, और कुछ महत्वपूर्ण प्रश्न अनुत्तरित हैं।

एफसीसी इनमें से कुछ सवालों के जवाब देने का वादा करता है।

उदाहरण के लिए, हम जानते हैं कि हिग्स क्षेत्र भारी कणों के द्रव्यमान की व्याख्या कर सकता है। हालांकि, यह संभव है कि एक पूरी तरह से अलग तंत्र हल्के कणों को द्रव्यमान प्रदान करता है।

हम यह भी जानना चाहते हैं कि क्या हिग्स फील्ड हिग्स बोसोन को स्वयं देता है। इन हिग्स प्रश्नों का उत्तर देने के लिए हमें उन उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होगी जो एफसीसी प्रदान करेंगे।

एफसीसी हमें बहुत भारी क्वार्क की बातचीत पर भी करीब से देखने देगा। (क्वार्क प्रोटॉन और कुछ अन्य कणों के सबसे नन्हे घटक हैं।) हमें उम्मीद है कि यह इस सवाल पर प्रकाश डाल सकता है कि ब्रह्मांड में एंटीमैटर की तुलना में इतना अधिक मामला क्यों है।

और एफसीसी हमें नए कणों की तलाश करने में मदद करेगा जो डार्क मैटर हो सकते हैं, एक रहस्यमय पदार्थ जो ब्रह्मांड को व्याप्त लगता है।

बेशक, इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि एफसीसी इन सवालों के जवाब प्रदान करेगा। यह जिज्ञासा-संचालित अनुसंधान की प्रकृति है। आप यात्रा को जानते हैं, लेकिन गंतव्य नहीं।

प्रतिस्पर्धी कोलाइडर्स

एफसीसी विचाराधीन एकमात्र प्रमुख कण भौतिकी परियोजना नहीं है।

एक और एक प्रस्तावित 20 किलोमीटर मशीन है जिसे अंतर्राष्ट्रीय रैखिक कोलाइडर कहा जाता है, जिसे संभवतः जापान में बनाया जाएगा।

अमेरिका में चलते -फिरते कई परियोजनाएं हैं, मुख्य रूप से विभिन्न प्रकार के डिटेक्टर हैं। यह यूरोप या जापान में स्थित एक “अपतटीय हिग्स फैक्ट्री” का भी समर्थन करता है।

एक परियोजना जो एफसीसी के बैकर्स की चिंता कर सकती है, वह है योजनाबद्ध 100 किलोमीटर चीनी इलेक्ट्रॉन पॉज़िट्रॉन कोलाइडर (सीईपीसी), जिसमें एफसीसी के लिए महत्वपूर्ण समानताएं हैं।

यह यूरोप के लिए एक दुविधा पैदा करता है: यदि चीन अपनी परियोजना के साथ आगे बढ़ता है, तो क्या एफसीसी अभी भी सार्थक है? दूसरी ओर, सर्न प्रमुख फैबियोला जियानोटी ने तर्क दिया है कि एफसीसी चीन के साथ रहने के लिए आवश्यक है।

ऊंची कीमतें

परियोजना से जुड़ी बड़ी लागत को देखते हुए, एफसीसी पर निर्णय को हल्के में नहीं लिया जाएगा।

CERN का अनुमान है कि पहले चरण में 15 बिलियन स्विस फ़्रैंक (लगभग 18 बिलियन अमेरिकी डॉलर या वर्तमान विनिमय दरों पर $ 28 बिलियन या 12 साल में $ 28 बिलियन का खर्च होगा। इस लागत का एक तिहाई सुरंग निर्माण है।

योग के आकार ने आलोचना को आकर्षित किया है। हालांकि, एक CERN प्रवक्ता ने एगेंस फ्रांस-प्रेस को बताया कि लागत का 80% तक संगठन के वर्तमान वार्षिक बजट द्वारा कवर किया जाएगा।

एफसीसी का दूसरा चरण, जो 91 किमी सुरंग के साथ -साथ कुछ मौजूदा एलएचसी बुनियादी ढांचे का पुन: उपयोग करेगा, वर्तमान में 19 बिलियन स्विस फ्रैंक की लागत का अनुमान है। यह लागत एक बड़ी अनिश्चितता वहन करती है, क्योंकि दूसरा चरण 2070 तक जल्द से जल्द कमीशन नहीं किया जाएगा।

विज्ञान से परे लाभ

शुद्ध विज्ञान एलएचसी का एकमात्र लाभ नहीं रहा है। मेडिकल टेक्नोलॉजी से लेकर ओपन और फ्री सॉफ्टवेयर तक बहुत सारे व्यावहारिक तकनीकी स्पिनऑफ हैं।

एक विशिष्ट उदाहरण एलएचसी में एक डिटेक्टर के लिए विकसित मेडिपिक्स चिप्स है, जो अब चिकित्सा इमेजिंग और सामग्री विज्ञान में कई क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

पिछले 70 वर्षों से, CERN ने शांतिपूर्ण और कुशल अंतरराष्ट्रीय सहयोग के लिए एक शानदार मॉडल के रूप में कार्य किया है। अपने आश्चर्यजनक वैज्ञानिक उत्पादन से परे, इसने इंजीनियरिंग में महत्वपूर्ण प्रगति का उत्पादन किया है जो समाज के माध्यम से फैल गए हैं।

एफसीसी का निर्माण प्रौद्योगिकी और जिज्ञासा दोनों में एक निवेश होगा।

टेसा चार्ल्स एक्सेलेरेटर भौतिक विज्ञानी हैं और उल्रिक एडी मोनश विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर हैं। इस लेख को पुनर्प्रकाशित किया गया है बातचीत।