Son 50 yıldır, parçacık çarpıştırıcıları, evrenin en temel parçacıklarını ve yasalarını anlamak için kullanılan başlıca bilimsel araçlar arasında yer almaktadır . 27 km’lik çevresiyle Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC ), şu anda dünyanın en güçlü parçacık çarpıştırıcısıdır. Yüksek Lüminesans aşaması (HL-LHC) , 2040 yılına kadar sürecek bir araştırma programıyla makinenin keşif potansiyelini artıracaktır. Ancak CERN, LHC’nin ötesini şimdiden düşünüyor.

21. yüzyılda yüksek enerjili fiziğin geleceği, enerji ve yoğunluk sınırlarını mevcut değerlerin çok ötesine taşıyabilecek çarpıştırıcıların tasarlanmasına ve inşasına bağlıdır. Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı (FCC) çalışması, 100 km’lik bir yeraltı tünelinde inşa edilen tek bir araştırma altyapısında birleştirilen farklı çarpıştırıcı seçeneklerini inceliyor ve yüzyılın sonundan sonrasına uzanan sağlam ve çeşitli bir fizik programı sunabiliyor.

Bağlam
Avrupa Parçacık Fiziği Stratejisi’nin 2020 güncellemesinin temel önerilerinden biri, Avrupa’nın dünya çapındaki parçacık fiziği topluluğuyla işbirliği içinde, yeni nesil bir hadron çarpıştırıcısı için fizibilite çalışması yürütmesidir . Sonuç olarak, 2021’den 2027’ye kadar Gelecek Dairesel Çarpıştırıcı (FCC) fizibilite çalışması, CERN’de böyle bir tesisin teknik ve finansal uygulanabilirliğini araştırmaktadır.
Fizibilite çalışması, bilimsel bir bileşenin yanı sıra çok sayıda teknik hususu, idari ve mali konuları ve jeolojik, çevresel etki, altyapı ve inşaat mühendisliği dahil olmak üzere bölgesel fizibilite açısından kapsamlı bir çalışmayı içermektedir.
Fizibilite çalışmasının sonucu olumlu olursa, CERN üye devletleri ve uluslararası ortakları projenin daha kapsamlı bir teknik fizibilite çalışmasını onaylayabilir. Bu süreç, projenin nihai onayına ve 2030’ların ortalarından sonra inşaatın başlamasına yönelik sonraki adımları onaylayabilir; ilk aşama olan elektron-pozitron çarpıştırıcısının (FCC-ee) 2045 civarında faaliyete geçmesi planlanmaktadır. Aynı tünelde proton çarpıştıran ikinci bir makine (FCC-hh) ise araştırma programını 2070’lerden yüzyılın sonuna kadar uzatacaktır.

Yeni Bir Araştırma Altyapısı İçin Fizibilite Çalışması

Gelecekteki çarpıştırıcı şu şekilde inşa edilecek:

~91 km
Fransa’nın Haute-Savoie ve Ain bölgeleri ile İsviçre’nin Cenevre kantonunun altında bulunan halka şeklinde yeraltı tüneli.
Bilinen kısıtlamalar, yerleşim planını sınırlı bir alana hapsediyor: tünel jeolojik olarak karmaşık alanlardan kaçınmalı; gelecekteki çarpıştırıcıların verimliliğini en üst düzeye çıkarmalı; LHC’ye bağlanabilir olmalı; ve yüzeydeki yerlerin konumu sosyal ve çevresel kısıtlamalara saygı göstermelidir. Bu nedenle, gelecek nesiller için sürdürülebilir bir tasarım sağlamak amacıyla, kaçınma, azaltma ve telafi etme ilkelerine uygun olarak, yerleşim planının çeşitli varyantları değerlendirilmektedir.
FCC tüneli, art arda iki çarpıştırıcıya ev sahipliği yapacaktı. 2040’ların ortalarında faaliyete geçmesi hedeflenen ilk adım, benzeri görülmemiş hassasiyette ölçümler sağlayacak ve potansiyel olarak standart modelin ötesindeki fiziğe yol gösterecek bir elektron-pozitron çarpıştırıcısı (FCC-ee) olacaktı. İkinci adım ise, LHC’nin enerjisinin sekiz katına kadar enerjiye ulaşacak ve yeni keşif potansiyeli sunacak bir proton-proton çarpıştırıcısı (FCC-hh) olacaktı .