Каждые семь лет в европейском сообществе учёных, занимающихся экспериментальной физикой элементарных частиц, проходят масштабные обсуждения по выработке так называемой Европейской стратегии в области физики частиц (European Strategy for Particle Physics) — главного документа, который направляет работу многотысячного коммьюнити в следующие годы.

В 2006 году эта стратегия была сконцентрирована вокруг поисков бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере, который планировался к запуску в 2008 году, а в 2013 — на более подробном изучении свойств этого бозона, открытого-таки в 2012 году, и поиске новой физики на БАК.

Очередной апдейт стратегии намечен на текущий год, и физики уже активно обсуждают, что в неё должно войти. Обзору основных предложений посвящён свежий выпуск журнала Nature Physics, в котором редакторы также приводят и краткое резюме: https://www.nature.com/articles/s41567-020-0876-y

Основной особенностью текущей ситуации является то, что на БАК физики за пределами Стандартной модели не нашли, и маловероятно, что найдут. Поэтому учёные в основном обсуждают, что может прийти ему на смену.

Основных варианта, по сути, три. Первый — это «ещё больший» адронный коллайдер, условно называемый пока Future Circular Collider. О нём подробно около года назад писал на «Элементах» Игорь Иванов, а я его пересказывал в канале: https://t.me/physh/675

Если кратко, FCC — это циклический ускоритель с длиной кольца порядка 100 км — почти в пять раз больше, чем у БАК. В первые пару десятилетий в нём будут ускоряться и сталкиваться электроны и позитроны с относительно небольшой, но рекордной для этих частиц энергией в 360 ГэВ. Затем ускорителю сделают апгрейд и пустят по нему протоны с энергией около 100 ТэВ — в семь раз больше, чем на БАК. В целом, такой коллайдер, может быть запущен уже в 2040 году, и должен проработать порядка 50 лет с перерывами.

Второй вариант: это рекордно большой линейный электрон-позитронный коллайдер CLIC (Compact Linear Collider). Сейчас подобный проект ILC на энергию частиц в 250 ГэВ планируется начать строить в Японии. Хотя там есть сложности, Игорь и я о них тоже писали: https://t.me/physh/688

Планируется, что CLIC будет иметь длину до 50 км, что позволит ускорить электроны и позитроны до 3 ТэВ. Для этого, правда, будет использована совершенно новая технология: ускорительные поля в резонаторах будут создаваться не внешними источниками питания, а другим электронным пучком, что позволит создавать более высокие ускоряющие поля.

По оценкам, такой коллайдер можно поэтапно построить к 2050-м годам, разбив его на три этапа со всё большей энергией, каждый из которых будет работать по 7-8 лет, плюс ещё по два года на апгрейд. В полном сборе коллайдер сможет работать до 2060-х годов.

Наконец, в-третьих, помимо коллайдеров развиваются и другие подходы. В частности, обсуждают эксперименты с пучками, бомбардирующими плотные стационарные мишени (так называемые beam-dump). Про один подобный эксперимент SHiP я пару лет назад писал для N+1: https://nplus1.ru/material/2018/06/19/ship-sps

Ну и, конечно, всё более модной становится тема нейтринных экспериментов. Самые крупные из них с использованием ускорителей: DUNE в США и Hyper-Kamiokande в Японии. Естественно, команды и там, и там интернациональные, и европейцы их обсуждают тоже.

Приведут ли эти проекты к действительно крупным открытиям, или позволят лишь получить три-четыре новых цифры после запятой в уже известных результатах, никто не знает, тем не менее если не попробуем, то и не узнаем.