Instytut Fizyki Jądrowej
im. Henryka Niewodniczańskiego
Polskiej Akademii Nauk

Otwarte Sympozjum w Wenecji przybliża przyszłość fizyki cząstek elementarnych

Dyskusje prowadzone w tym tygodniu podczas Otwartego Sympozjum na temat Europejskiej Strategii Fizyki Cząstek Elementarnych poczyniły duży postęp w kierunku zapewnienia, że CERN pozostanie światowym liderem w dziedzinie fizyki i technologii zderzaczy cząstek.

W tym tygodniu ponad 600 naukowców spotkało się w Wenecji we Włoszech, aby debatować nad przyszłym kierunkiem europejskiej fizyki cząstek elementarnych w kontekście globalnym. Otwarte Sympozjum jest ważnym krokiem w trwającej aktualizacji Europejskiej Strategii Fizyki Cząstek Elementarnych (ESPP), zapewniając fizykom cząstek elementarnych w Europie i poza nią możliwość oceny priorytetów naukowych i rozwiązań technologicznych na średnio- i długoterminową przyszłość.

Oczekuje się, że zalecenia strategii, które będą odzwierciedlać ambicje i priorytety społeczności, zostaną przedłożone Radzie CERN na początku 2026 roku. Projekty są zatwierdzane przez Radę w ramach odrębnego procesu decyzyjnego, z uwzględnieniem zaleceń strategii i innych czynników.

W poprzedniej aktualizacji ESPP z 2020 r. podkreślono znaczenie zapewnienia Europie stałego naukowego i technologicznego przywództwa. Wykorzystując odkrycie bozonu Higgsa, rekomendowano elektronowo-pozytonową „fabrykę Higgsa” jako kolejne urządzenie o najwyższym priorytecie po tym, jak Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) w CERN zakończy działanie w 2041 r, a w dalszej perspektywie Europa powinna mieć ambicję, aby skonstruować kolejny zderzacz protonowo-protonowy przy najwyższych osiągalnych energiach.

„Nadszedł czas, aby wspólnie z naszymi globalnymi partnerami nakreślić świetlaną przyszłość dla naszej dziedziny w Europie,” stwierdziła Fabila Gianotti, dyrektor generalna CERN. „Osiągnięcia światowej społeczności CERN we wdrażaniu aktualizacji ESPP 2020 dowodzą że jesteśmy silną, społecznością, zdolną do projektowania, budowania i pomyślnej eksploatacji użądzeń o niebywałej złożoności, które konsekwentnie przwyższają pierwotne oczekiwania. To nasz największy atut w momencie kiedy stawiamy sobie jeszcze ambitniejsze cele.”

Łącznie 266 otrzymanych opinii, obejmujących wszystkie aspekty fizyki cząstek elementarnych, stanowiło podstawę ożywionych dyskusji podczas tygodniowego otwartego sympozjum. Uczestnicy z nieomal 40 krajów, w tym wielu początkujących naukowców wyraziło potrzebę ambitnego i innowacyjnego programu badawczego, który utrzyma CERN w roli wiodącego w świecie ośrodka fizyki na zderzaczach, zapewniając zmaksymalizowany i zróżnicowany potencjał badawczy jak również obejmujący komplementarny program fizyki nie opartej na zderzaczach. Wystąpienia naukowców z pokrewnych dziedzin pokazały również bogate powiązania między fizyką cząstek elementarnych a fizyką jądrową i astrofizyką cząstek.

Wyłonienie najbardziej obiecującego flagowego zderzacza, który zastąpi Wielki Zderzacz Hadronów (ang. LHC) w CERN, jest głównym celem aktualizacji ESPP 2026. W bezpośredniej odpowiedzi na aktualizację strategii z 2020 r., w marcu 2025 r. ukończono studium wykonalności przyszłego zderzacza kołowego (ang. FCC) o obwodzie 91 km, który mógłby pomieścić najpierw zderzacz elektronowo-pozytonowy, a następnie, w tym samym tunelu, zderzacz protonowo-protonowy o największej osiągalnej energii. Oprócz FCC, dyskutowano inne projekty możliwe do realizacji w podobnym czasie, takie jak liniowy zderzacz elektronowo-pozytonowy w CERN i mniejsze zderzacze, wykorzystujące istniejący tunel LHC. Doceniono również duże postępy w kierunku realizacji zderzacza mionów, ale nadal potrzeba kolejnych lat prac badawczo-rozwojowych, aby wykazać jego techniczną wykonalność.

Rekomendacje krajowe, przygotowane przez członków społeczności fizyki wysokich energii w 25 państwach członkowskich CERN,wskazują na szerokie poparcie dla programu FCC ze względu na jego wyjątkowy potencjał naukowy i długoterminową wartość strategiczną. Niemniej, doceniając znaczenie dalszego dialogu i ewaluacji, dyskusje na temat alternatywnych opcji będą kontynuowane. Przed sfinalizowaniem zaleceń ESPP pozostało jeszcze kilka ważnych etapów. Panele ekspertów ESPP pracują nad oceną porównawczą proponowanych przyszłych zderzaczy pod względem ich potencjału fizycznego, zrównoważonego wpływu na środowisko, zaawansowania niezbędnych technologii, kosztów, wymaganych zasobów ludzkich oraz terminów realizacji.

„Z radością przyjmuję fakt, że zalecenia aktualizacji ESPP 2020 i ich wdrożenie poprzez Studium Wykonalności FCC cieszą się ogromnym poparciem zdecydowanej większości społeczności fizyki wysokich energii, a także czołowych ekspertów” - powiedział Costas Fountas, przewodniczący Rady CERN. „Odkrycie bozonu Higgsa w LHC w 2012 otworzyło drzwi do nowych odkryć, które może zrealizować tylko przyszły zderzacz z najszerszym i najpotężniejszym programem badawczym. Rada CERN z niecierpliwością czeka na ostateczne zalecenia naszej społeczności”.

Wnioski z ESPP są oczekiwane z niecierpliwością, ponieważ opóźnienia w uzgodnieniu osiągnięciu który zderzacz powinien nastąpić po LHC są postrzegane przez społeczność jako zagrożenie dla wiodącej roli CERN, a tym samym dla jego potencjału przyciągania naukowców z całego świata.

W następstwie bogatego dialogu podczas Otwartego Sympozjum, otwarta debata będzie kontynuowana w nadchodzących miesiącach. Wraz z drugą rundą zaleceń społeczności krajowych, które mają zostać przesłane do 14 listopada, będą stanowić podstawę ostatecznych zaleceń strategii, które zostaną opracowane w grudniu.

„Cieszę się, że tak wielu kolegów z Europy i spoza niej aktywnie uczestniczyło w debacie na temat wkładu naukowego otrzymanego od społeczności fizyki cząstek elementarnych, w celu zdefiniowania kolejnego projektu dużego akceleratora, który pozwoli CERN i Europie utrzymać wiodącą rolę w naszej dziedzinie,” - powiedział Karl Jakobs, sekretarz ds. strategii. „Udało się nam również omówić cele naukowe i priorytety w innych obszarach fizyki. Spodziewamy się dalszego znaczącego wkładu i dyskusji, kiedy aktualizacja ESPP 2026 wkroczy w swoją końcową fazę”.