Kilka dni temu w Kalifornii zakończył się zjazd reprezentantów amerykańskiego środowiska fizyków cząstek elementarnych. Na podstawie jego ustaleń przygotowano raport, który w dużym stopniu zadecyduje o dystrybucji rządowych funduszy, a tym samym o przyszłych kierunkach badań podstawowych. Dokument może być również interesujący dla pasjonatów nauki, ponieważ pośrednio zdradza nam, które tematy będą najmocniej zaprzątać głowy specjalistów z zakresu fizyki teoretycznej oraz fizyki wysokich energii przez najbliższe dziesięć lat.
Eksperci wyselekcjonowali pięć głównych, dużych projektów (wartych powyżej 250 mln dolarów), jakie ich zdaniem należy potraktować priorytetowo:
- Cosmic Microwave Background Stage IV (CMB-S4). Eksperyment ma składać się z teleskopów wyposażonych w bardzo czułe kamery nadprzewodzące, rozlokowanych na biegunie południowym, chilijskiej pustyni Atakama i prawdopodobnie gdzieś na półkuli północnej. Jak wskazuje nazwa, CMB-S4 będzie dotyczył mikrofalowego promieniowania tła, zapewniając “dramatyczny krok naprzód” w naszym rozumieniu natury przestrzeni, czasu oraz wczesnej ewolucji wszechświata. Projekt może tym samym pomóc w weryfikowaniu hipotezy inflacji kosmologicznej, lepszym poznaniu istoty ciemnej energii oraz w dalszym testowaniu założeń ogólnej teorii względności w największych skalach.
- Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Najnowocześniejszy, międzynarodowy program badający zachowania neutrin. W skład DUNE wejdą dwa podziemne detektory. Pierwszy będzie rejestrował cząstki w pobliżu źródła – akceleratora należącego do Fermilabu w Illinois – drugi, większy, zostanie zainstalowany 1300 kilometrów dalej – pod Sanford Laboratory w Dakocie Południowej. Kompleks Sanford Lab zaczęto budować sześć lat temu i niebawem zostanie ukończony.
- Fabryka bozonów Higgsa. Pomysł akceleratora cząstek, który prawdopodobnie stanie w Europie przy współpracy z USA. Nie ma jeszcze zgody, co do tego, czy w ramach projektu powstanie nowy zderzacz liniowy, czy też środki zostaną włączone w budowę kołowego następcy LHC (Future Circular Collider). Pewnym jest tylko, że amerykańscy fizycy bardzo chcą mieć wkład w badania podstawowe dotyczące właściwości odkrytego w 2012 roku bozonu Higgsa i są gotowi sypnąć dolarami na rzecz CERN-u.
- Generation-3 (G-3). Projekt G-3 ma zapewnić współpracę i koordynację kilku międzynarodowych inicjatyw skupionych na poszukiwaniu budulca enigmatycznej ciemnej materii. Po stronie amerykańskiej kluczową rolę będzie pełnił eksperyment LZ organizowany przy Lawrence Berkeley National Laboratory. Detektor nowej generacji został wyposażony w 10-tonowy zbiornik czystego, skroplonego ksenonu, mający ujawnić obecność masywnych niewidzialnych cząstek nieznanego pochodzenia. Projekt ten stanowi połączenie dwóch mniejszych eksperymentów: LUX (Large Underground Xenon) i ZEPLIN (ZonEd Proportional Scintillation in LIquid Noble Gass) – stąd skrót LZ.
- IceCube-Gen2. Być może kojarzycie położony na Antarktydzie, ikoniczny detektor kosmicznych neutrin IceCube. Prowadzone tam od 2010 roku obserwacje doprowadziły m.in. do powstania pierwszej neutrinowej mapy Drogi Mlecznej. Autorzy raportu postulują dalszą rozbudowę placówki, poprzez instalację pod lodem dodatkowych 750 fotodetektorów i urządzeń kalibracyjnych, rozrzuconych na terenie 10 kilometrów kwadratowych. Docelowo IceCube-Gen2 ma być dziesięciokrotnie dokładniejszy niż obecna wersja, zwłaszcza jeżeli chodzi o wyłapywanie wysokoenergetycznych neutrin powyżej progu 100 TeV.
Raport Panelu ds. Priorytetów Projektu Fizyki Cząstek (P5) został przygotowany przez 31-osobowy zespół, pod przewodnictwem Hitoshiego Murayamy z Uniwersytetu w Berkeley. Dokument trafi do Departamentu ds. Energii oraz Narodowej Fundacji Nauki, czyli agencji rządowych, które zadecydują o budżecie badawczym fizyków cząstek na kolejne 10 lat. Prawdopodobnie zamknie się on łącznie w kwocie około 5 miliardów dolarów. W tej sumie muszą się zmieścić nie tylko duże inicjatywy opisane powyżej, ale też dziesiątki mniejszych projektów.
Pełna wersja 150-stronicowego raportu została udostępniona w formacie .pdf. Krótsze opracowanie znajdziecie na stronie Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
