Novi trkalnik bi po letu 2040 nasledil obstoječi Veliki hadronski trkalnik (LHC), ki ima obseg 27 kilometrov in je trenutno vodilni instrument CERN-a. Dokument bo v prihodnje obravnaval svet CERN-a ter bo služil kot osnova za razpravo v okviru posodobitve Evropske strategije za fiziko osnovnih delcev.
Novi krožni trkalnik, imenovan Future Circular Collider (FCC), bi bil najdražji znanstveni instrument vseh časov. Stroški gradnje zgolj prve faze FCC, ki vključuje elektronsko-pozitronski trkalnik, tunel in celotno tehnično infrastrukturo, so ocenjeni na 15,7 milijarde evrov. Naložba bi trajala približno 12 let, z okvirnim začetkom okoli leta 2030.
Dva pospeševalnika za ceno enega tunela
CERN bi rad ponovil model, ki ga je uporabil pri obstoječem trkalniku, kjer so veliki krožni tunel pod Švico in Francijo izkoristili za dve generaciji različnih pospeševalnikov. Novi tunel bi bil več kot trikrat daljši od obstoječega, ki je bil zgrajen v osemdesetih letih prejšnjega stoletja.
Najprej bi v njem zgradili pospeševalnik lahkih osnovnih delcev – elektronov in pozitronov. Ta bi obratoval vsaj deset let, nato pa bi v istem tunelu zgradili še pospeševalnik težjih delcev, t. i. hadronov. Takšnega tipa je tudi trenutno aktivni LHC. Novi instrument bi nato deloval približno dve desetletji, s čimer bi opredelil ključne znanstvene instrumente CERN-a vse do zadnjih desetletij 21. stoletja.
Razprave o smiselnosti projekta
Načrti za novi pospeševalnik delcev v CERN-u so predmet razprav že več let in delijo fizikalno stroko.
Zagovorniki FCC trdijo, da bo CERN le tako lahko obdržal vodilno mesto med laboratoriji za fiziko osnovnih delcev. Obstoječi trkalnik je leta 2012 potrdil obstoj Higgsovega bozona, zadnjega potrjenega delca, ki ga je predvideval danes splošno sprejeti standardni model fizike. Higgsov bozon dokazuje obstoj Higgsovega polja, ki osnovnim delcem daje pomemben del njihove mase. LHC ne omogoča podrobnejšega raziskovanja Higgsovega bozona, za kar bi bil posebej primeren trkalnik elektronov in pozitronov, ki je predviden kot prva faza projekta FCC.
Nasprotniki menijo, da projekt nima dovolj trdne znanstvene utemeljitve glede na izjemno visoke stroške. Nov trkalnik bi CERN-u za več desetletij zagotovil milijarde evrov znanstvenega financiranja, kritiki pa opozarjajo, da bi bilo ta sredstva bolje nameniti večjemu številu manjših raziskav.
Ko je bila sprejeta odločitev za izgradnjo obstoječega LHC, je bil obstoj Higgsovega bozona jasno predviden v energetskih stanjih, ki jih je takrat načtovani trkalnik lahko dosegel. Hkrati so ZDA takrat opustile gradnjo svojega podobnega pospeševalnika, zato je bilo jasno, da bo CERN s tem instrumentom bodisi potrdil bodisi ovrgel obstoječi teoretski model fizike osnovnih delcev.
FCC pa nima tako jasne misije. Njegova naloga bi bila predvsem dopolnjevanje obstoječih modelov s podrobnejšimi podatki. Standardni model fizike še vedno vsebuje velike neznanke, vendar fizika za zdaj nima prepričljivega novega teoretskega modela, ki bi ga nov trkalnik lahko eksperimentalno preveril.
Umeščanje novega tunela v Franciji in Švici
Eden ključnih vidikov študije, v katero sta bili aktivno vključeni državi gostiteljici CERN-a, Francija in Švica, je bila izbira trase pospeševalnika in pripadajoče infrastrukture. V ta namen so razvili in analizirali več kot sto možnih scenarijev, preden so izbrali najprimernejšo različico. Po tej bo 90,7 kilometra dolg pospeševalni obroč umeščen na povprečni globini 200 metrov, z osmimi površinskimi lokacijami in štirimi eksperimentalnimi mesti.
Poročilo o izvedljivosti še ne pomeni, da so se države članice in pridružene članice CERN-a že zavezale k podpori gradnje FCC. Dokument predstavlja podlago za nadaljnjo strokovno presojo, ki jo bodo v prihodnjih mesecih izvedla neodvisna strokovna telesa. Na posebni seji novembra 2025 bo dokument preučil še svet CERN-a, končna odločitev o morebitnem nadaljevanju projekta pa naj bi bila sprejeta okoli leta 2028.
