China baut 62 Meilen langen „Supercollider“, um eine Million Higgs-Bosons zu produzieren.

China baut einen Partikelcollider, der fast viermal größer ist als der Large Hadron Collider (LHC), und es wird erwartet, dass es in seinem ersten Betriebsjahrzehnt über eine Million Higgs-Bosonpartikel produzieren wird.

Pläne für den Circular Electron Positron Collider (CEPC) – einen 62 Meilen langen Collider – wurden erstmals 2012 angekündigt, wenige Monate nachdem das Higgs-Boson-Partikel am LHC entdeckt wurde. Nun haben die an dem Projekt beteiligten Forscher zwei neue Designberichte veröffentlicht, um zu zeigen, woran sie in den letzten sechs Jahren gearbeitet haben und was sie in den kommenden Jahrzehnten zu tun gedenken.

Der Bericht zeigt, wie der CEPC den LHC, der einen Umfang von knapp 17 Meilen hat, in den Schatten stellt. Es skizziert, wie es über die Fähigkeiten des LHC in Bezug auf die Physikexperimente hinausgehen kann, die über einen Zeitraum von 10 Jahren durchgeführt werden können. Wissenschaftler sagen, dass es in der Lage sein wird, eine Million Higgs-Bosonen, 100 Millionen W-Bosonen und eine Billion Z-Bosonen zu produzieren.

Wie der LHC ist auch der CEPC kreisförmig. Es wird sich in einem unterirdischen Tunnel befinden und besteht aus einem Linearbeschleuniger, einem Dämpfungsring, einem Booster, Transportleitungen und einem Collider. Es wird ein Doppelringcollider sein, bei dem Elektronen- und Positronenstrahlen in getrennten Rohren gegenläufig zirkulieren.

Der Tunnel, in dem er sich befindet, könnte auch für die Aufnahme eines Superprotonen-Protonen-Colliders (SppC) genutzt werden – ein Vorschlag, für den derzeit geprüft wird. Dieser Supercollider“ würde Energien weit über den LHC hinaus erreichen – der LHC wurde für eine maximale Kollisionsenergie von 14 TeV ausgelegt, während der SppC mit einer Energie von 70 TeV arbeiten würde.

„Der Conceptual Design Report bedeutet, dass wir den grundlegenden Entwurf von Beschleuniger, Detektor und Tiefbau für das gesamte Projekt abgeschlossen haben“, sagte Professor Gao Yuanning, Vorsitzender des CEPC Institutional Board, in einer Erklärung. „Unser nächster Schritt wird sich auf die Erforschung und Entwicklung von Schlüsseltechnologien und Prototypen für das CEPC konzentrieren.“

Der Entwurfsbericht wurde bei einer Zeremonie des Institute of High Energy Physics (IHEP) in Peking bekannt gegeben.

Geoffrey Taylor von der University of Melbourne, Vorsitzender des International Committee for Future Accelerators (ICFA) und des Asian Committee for Future Accelerators (ACFA), sagte: „Dies ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einer so wichtigen Einrichtung für die Grundlagenphysik. Ich habe keinen Zweifel, dass die internationale Gemeinschaft sich auf eine Partnerschaft bei der Entwicklung und dem Funktionieren des CEPC und auf dem Weg zu einem besseren Verständnis der grundlegenden Bestandteile der Materie freut.

In den nächsten fünf Jahren werden die Wissenschaftler umfangreiche Forschungsarbeiten durchführen und Prototypen von technischen Schlüsselkomponenten für das CEPC bauen. Auch die Infrastruktur für den Collider wird gebaut. Der Bau des CEPC soll 2022 beginnen und 2030 abgeschlossen sein.

Sollte der CEPC erfolgreich sein, hoffen die Wissenschaftler, dass der SppC-Supercollider irgendwann in den 2030er Jahren in Betrieb genommen werden kann. „Als Energiefrontmaschine könnte der SPPC eine völlig neue Reihe von Partikeln entdecken“, heißt es im neuen Bericht. „Die Dunkle Materie bleibt eines der rätselhaftesten Themen in der Teilchenphysik und Kosmologie. Schwach interagierende massive Partikel (WIMPs) sind immer noch die plausibelsten Kandidaten der Dunklen Materie.“ Das SppC, sagen die Forscher, könnte genutzt werden, um die Suche nach WIMPs „wesentlich zu erweitern“ und Antworten auf eines der größten Mysterien des Universums zu geben.

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