සම්මත ආකෘතියට ආමන්ත්රණය කළ නොහැකි විවෘත ප්රශ්නවලට (අඳුරු පදාර්ථ සෑදෙන මූලික අංශු මොනවාද, පදාර්ථය විශ්වයේ ආධිපත්යය දරන්නේ ඇයි සහ පදාර්ථ-ප්රති-පදාර්ථ අසමමිතිය ඇත්තේ ඇයි, ගුරුත්වාකර්ෂණය සඳහා බල අංශුව කුමක්ද, අඳුරු ශක්තිය, නියුට්රිනෝ ස්කන්ධය ආදිය) පිළිතුරු සෙවීමේදී, කෙනෙකුට සම්මත ආකෘතියෙන් ඔබ්බට බැලීමට සහ සම්මත ආකෘති අංශු සමඟ ඉතා දුර්වල ලෙස අන්තර්ක්රියා කරන නව, සැහැල්ලු අංශුවල ඇති විය හැකි පැවැත්ම ගවේෂණය කිරීමට මෙන්ම පවතින LHC පහසුකමට ළඟා විය නොහැකි නව, බර අංශුවල පැවැත්ම ගවේෂණය කිරීමට අවශ්ය විය හැකිය. යෝජිත අනාගත චක්රලේඛ ඝට්ටකය (FCC) සම්මත ආකෘතියෙන් ඔබ්බට එවැනි මූලික අංශුවල පැවැත්ම සෙවීමට හැකි වනු ඇත. CERN කවුන්සිලය දැන් FCC ශක්යතා අධ්යයන වාර්තාව පරීක්ෂා කර ඇත. CERN කවුන්සිලය විසින් FCC ඉදිකිරීම පිළිබඳ අවසන් තීරණයක් 2028 දී පමණ අපේක්ෂා කෙරේ. අනුමත වුවහොත්, FCC ඉදිකිරීම 2030 ගණන්වලදී ආරම්භ විය හැකිය. ජිනීවා අසල LHC අසල එකම ස්ථානය අසල බිම සිට මීටර් 200 ක් පමණ පහළින් පිහිටා ඇති වට ප්රමාණය කිලෝමීටර 100 ක් පමණ වනු ඇත. එය 2041 දී මෙහෙයුම් අවසන් වීමට නියමිත විශාල හැඩ්රන් ඝට්ටකය (LHC) සාර්ථක කර ගනු ඇත. FCC අදියර දෙකකින් ක්රියාත්මක කෙරේ. පළමු අදියර, FCC-ee යනු සැහැල්ලු අංශු සෙවීම සඳහා නිරවද්ය මිනුම් සඳහා ඉලෙක්ට්රෝන-පොසිට්රෝන ඝට්ටකයක් වන අතර එය 2040 ගණන්වල අග භාගයේ සිට වසර 15 ක පර්යේෂණ වැඩසටහනක් ලබා දෙනු ඇත. මෙම අදියර අවසන් වූ පසු, දෙවන යන්ත්රයක් වන FCC-hh (ඉහළ ශක්තිය) එකම උමග තුළ ක්රියාත්මක කෙරේ. දෙවන අදියර බර අංශු සෙවීම සඳහා 100 TeV (LHC හි 13 TeV ට වඩා බෙහෙවින් වැඩි) ඝට්ටන ශක්තීන් කරා ළඟා වීමට ඉලක්ක කරයි. මෙම අදියර 2070 ගණන්වල ක්රියාත්මක වන අතර 21 වන සියවසේ අවසානය දක්වා ක්රියාත්මක වේ.
2025 නොවැම්බර් 6-7 දිනවල, CERN කවුන්සිලය (CERN හි සාමාජික සහ ආශ්රිත සාමාජික රටවල නියෝජිතයින්ගෙන් සමන්විත) යෝජිත අනාගත චක්රලේඛ ඝට්ටකය (FCC) සඳහා ශක්යතා අධ්යයනයේ ප්රතිඵල සමාලෝචනය කළේය.
මීට පෙර, CERN හි සාමාජික සහ ආශ්රිත සාමාජික රටවල සහ ඉන් ඔබ්බට ආයතන සමඟ සහයෝගයෙන් අනාගත චක්රලේඛ ඝට්ටකයක (FCC) ශක්යතාව තක්සේරු කිරීම සඳහා CERN අධ්යයනයක් සිදු කරන ලදී. මෙම වාර්තාව 2025 මාර්තු 31 වන දින නිකුත් කරන ලද අතර එය CERN කවුන්සිලයේ යටත් ආයතන විසින් සමාලෝචනය කරන ලදී. ඉදිරිපත් කරන ලද ලියකියවිලි මත පදනම්ව FCC තාක්ෂණිකව කළ හැකි බව පෙනෙන බව ප්රකාශ කළ ස්වාධීන විශේෂඥ කමිටු විසින් ද වාර්තාව සමාලෝචනය කරන ලදී.
CERN කවුන්සිලයේ නියෝජිතයින් දැන් 2025 නොවැම්බර් 6-7 දිනවල කැපවූ රැස්වීමකදී FCC ශක්යතා අධ්යයන වාර්තාව පරීක්ෂා කර ඇති අතර, FCC අධ්යයනයන් දිගටම කරගෙන යාමට ශක්යතා අධ්යයනය පදනම සපයන බව නිගමනය කර ඇත. 2026 මැයි මාසයේදී CERN කවුන්සිලය විසින් FCC අනුමත කිරීම සඳහා මෙය වැදගත් පියවරකි, එවිට සියලු නිර්දේශ සලකා බැලීම සඳහා එය ඉදිරියේ ඉදිරිපත් කෙරේ. CERN කවුන්සිලය විසින් FCC ඉදිකිරීම පිළිබඳ අවසන් තීරණයක් 2028 දී පමණ අපේක්ෂා කෙරේ.
අනාගත චක්රලේඛ ඝට්ටකය (FCC) යනු CERN හි යෝජිත ඊළඟ පරම්පරාවේ අංශු ඝට්ටක වලින් එකකි. එය 2041 දී එහි මෙහෙයුම් අවසන් වන විශාල හැඩ්රන් ඝට්ටකය (LHC) සාර්ථක කර ගැනීමට අපේක්ෂා කෙරේ. CERN හි වත්මන් වැඩ අශ්වයා වන LHC සාර්ථක කර ගැනීමට ඊළඟ ඝට්ටකය හඳුනා ගැනීමට CERN දැනට කටයුතු කරමින් සිටී.
2008 දී ක්රියාත්මක කරන ලද විශාල හැඩ්රන් ඝට්ටකය (LHC) යනු කිලෝමීටර 27 ක වට ප්රමාණයකින් යුත් වටකුරු ඝට්ටකයක් වන අතර එය ජිනීවා අසල බිම සිට මීටර් 100 ක් පහළින් පිහිටා ඇත. වර්තමානයේ, එය ටෙරා ඉලෙක්ට්රෝන වෝල්ට් 13 ක (TeV) ශක්තියකින් ගැටුම් ජනනය කරන ලොව විශාලතම හා බලවත්ම ඝට්ටකය වන අතර එය මෙතෙක් ත්වරකයක් විසින් ළඟා වූ ඉහළම ශක්තියයි. එය හැඩ්රොන් ආලෝකයේ වේගයට ආසන්නව වේගවත් කරයි, පසුව මුල් විශ්වයේ තත්වයන් අනුකරණය කරමින් ඒවා ගැටේ.
| අංශු ත්වරක/ඝට්ටක යනු ඉතා මුල් විශ්වයට කවුළු වේ. |
| "ඉතා ඉක්මනින් විශ්වය" යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ විශ්වයේ මුල් අවධිය (මහා පිපිරුමෙන් ටික කලකට පසු පළමු මිනිත්තු තුන) වන අතර එය අතිශයින් උණුසුම් වූ අතර විශ්වය සම්පූර්ණයෙන්ම විකිරණ මගින් ආධිපත්යය දැරීය. ප්ලාන්ක් යුගය යනු මහා පිපිරුමේ සිට 10 වන සියවස දක්වා පැවති විකිරණ යුගයේ පළමු යුගයයි.-43 s. 10 ක උෂ්ණත්වයක් සහිතව32 K, මෙම යුගයේදී විශ්වය අතිශයින් උණුසුම් විය. ප්ලාන්ක් යුගයෙන් පසුව ක්වාක්, ලෙප්ටන් සහ න්යෂ්ටික යුග ඇති විය; ඒ සියල්ල කෙටි කාලීන වූ නමුත් විශ්වය ප්රසාරණය වන විට ක්රමයෙන් අඩු වන අතිශයින් ඉහළ උෂ්ණත්වයන්ගෙන් සංලක්ෂිත විය. විශ්වයේ මෙම මුල් අවධිය පිළිබඳ සෘජු අධ්යයනයක් කළ නොහැක. කළ හැක්කේ අංශු ත්වරණකාරක තුළ විශ්වයේ මෙම අවධියේ තත්වයන් ප්රතිනිර්මාණය කිරීමයි. ත්වරණකාරක/ඝට්ටකවල අංශුවල ගැටුම් මගින් ජනනය වන දත්ත ඉතා මුල් අවධියේ විශ්වය වෙත වක්ර කවුළුවක් ලබා දෙයි. ඝට්ටක යනු අංශු භෞතික විද්යාවේ ඉතා වැදගත් පර්යේෂණ මෙවලම් වේ. මේවා චක්රලේඛ හෝ රේඛීය යන්ත්ර වන අතර ඒවා අංශු ආලෝකයේ වේගයට ආසන්නව ඉතා ඉහළ වේගයකට වේගවත් කරන අතර ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවෙන් හෝ ඉලක්කයකට එරෙහිව එන තවත් අංශුවකට ගැටීමට ඉඩ සලසයි. ගැටුම් මගින් කෙල්වින් ට්රිලියන ගණනක අනුපිළිවෙලින් අතිශය ඉහළ උෂ්ණත්වයක් ජනනය කරයි (විකිරණ යුගයේ මුල් යුගවල පැවති තත්වයන්ට සමානයි). ගැටෙන අංශුවල ශක්තීන් එකතු වන බැවින් ගැටීමේ ශක්තිය වැඩි වේ. ස්කන්ධ-ශක්ති සමමිතියට අනුව මුල් කාලීන විශ්වයේ පැවති අංශු ස්වරූපයෙන් ගැටීමේ ශක්තිය පදාර්ථ බවට පරිවර්තනය වේ. නිදසුනක් ලෙස, උප පරමාණුක අංශු ඉලෙක්ට්රෝන ඒවායේ ප්රති-පදාර්ථ සහකරු පොසිට්රෝන සමඟ ගැටෙන විට, පදාර්ථය සහ ප්රති-පදාර්ථ විනාශ වී ශක්තිය මුදා හරිනු ලැබේ. මුදා හරින ලද ශක්තියෙන් විවිධ වර්ගයේ නව මූලික අංශු ඝනීභවනය වේ. නව අංශු හිග්ස් බොසෝන හෝ ඉහළ ක්වාක් විය හැකි අතර ඒවා පදාර්ථයේ ඉතා බර උප පරමාණුක ගොඩනැඟිලි කොටස් වේ. සමහර විට, අඳුරු පදාර්ථ අංශු සහ අධි සමමිතික අංශු ද, තවමත් සොයා ගැනීමට ඇති දෙයක්. මුල් කාලීන විශ්වයේ පැවති තත්වයන් තුළ අධි ශක්ති අංශු අතර එවැනි අන්තර්ක්රියා මගින් එකල ප්රවේශ විය නොහැකි ලෝකයට කවුළු ලබා දෙන අතර ගැටුම්වල අතුරු ඵල විශ්ලේෂණය කිරීමෙන් මූලික අංශු පිළිබඳ අපගේ අවබෝධය පොහොසත් වන අතර භෞතික විද්යාවේ පාලන නීති තේරුම් ගැනීමට ක්රමයක් ලබා දේ. ඉතා මුල් කාලීන විශ්වය අධ්යයනය කිරීම සඳහා අංශු ත්වරක පර්යේෂණ මෙවලම් ලෙස භාවිතා කරයි. හැඩ්රොන් ඝට්ටක (විශේෂයෙන් CERN හි විශාල හැඩ්රොන් ඝට්ටක LHC) සහ ඉලෙක්ට්රෝන-පොසිට්රෝන ඝට්ටක ඉතා මුල් කාලීන විශ්ව ගවේෂණයේ ප්රමුඛස්ථානය ගනී. විශාල හැඩ්රොන් ඝට්ටකයේ (LHC) ATLAS සහ CMS අත්හදා බැලීම් 2012 දී හිග්ස් බෝසෝනය සොයා ගැනීමට සාර්ථක විය. (මූලාශ්රය: "ඉතා මුල් විශ්වය" අධ්යයනය සඳහා අංශු ඝට්ටන: Muon collider පෙන්නුම් කරයි) |
CERN හි අධි-දීප්තිමත් විශාල හැඩ්රන් ඝට්ටකය (HL – LHC) දන්නා යාන්ත්රණයන් වඩාත් විස්තරාත්මකව අධ්යයනය කිරීමට ඉඩ සලසමින් ගැටුම් ගණන වැඩි කිරීමෙන් LHC හි ක්රියාකාරිත්වය වැඩි කරනු ඇත. එය 2029 වන විට ක්රියාත්මක වීමට ඉඩ ඇත.
යෝජිත අනාගත චක්රලේඛ ඝට්ටකය (FCC) විශාල හයිඩ්රොන් ඝට්ටකයට සාපේක්ෂව ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත අංශු ඝට්ටකයක් වනු ඇත. විශාල හැඩ්රොන් ඝට්ටකයට (LHC) ළඟා විය නොහැකි නව, බර අංශුවල පැවැත්ම සහ සම්මත මාදිලියේ අංශු සමඟ ඉතා දුර්වල ලෙස අන්තර්ක්රියා කරන සැහැල්ලු අංශුවල පැවැත්ම ගවේෂණය කිරීම සඳහා නිර්මාණය කර ඇති FCC, LHC ඇති ස්ථානයට ආසන්නව බිම සිට මීටර් 200 ක් පමණ පහළින් පිහිටා ඇති වට ප්රමාණයෙන් කිලෝමීටර 100 ක් පමණ වනු ඇත. අනුමත වුවහොත්, FCC හි ඉදිකිරීම් 2030 ගණන්වලදී ආරම්භ විය හැකිය.
FCC අදියර දෙකකින් ක්රියාත්මක කෙරේ. පළමු අදියර, FCC-ee නිරවද්ය මිනුම් සඳහා ඉලෙක්ට්රෝන-පොසිට්රෝන ඝට්ටකයක් වනු ඇත. එය 2040 ගණන්වල අග භාගයේ සිට වසර 15 ක පර්යේෂණ වැඩසටහනක් ලබා දෙනු ඇත. මෙම අදියර අවසන් වූ පසු, දෙවන යන්ත්රයක් වන FCC-hh (ඉහළ ශක්තිය) එම උමග තුළම ක්රියාත්මක කෙරේ. මෙය 100 TeV ගැටෙන හැඩ්රොන් (ප්රෝටෝන) සහ බර අයනවල ඝට්ටන ශක්තීන් කරා ළඟා වීමට අරමුණු කරයි. FCC-hh 2070 ගණන්වල ක්රියාත්මක වන අතර 21 වන සියවසේ අවසානය දක්වා ක්රියාත්මක වේ.
FCC අවශ්ය වන්නේ ඇයි? එය කුමන අරමුණක් සඳහා සේවය කරයිද?
අප සියලු දෙනා සෑදී ඇති බැරියොනික් සාමාන්ය පදාර්ථ ඇතුළුව මුළු නිරීක්ෂණය කළ හැකි විශ්වයම විශ්වයේ ස්කන්ධ ශක්ති අන්තර්ගතයෙන් 4.9% ක් පමණි. නොපෙනෙන අඳුරු පදාර්ථය 26.8% ක් පමණ වේ (විශ්වයේ ස්කන්ධ ශක්ති අන්තර්ගතයෙන් ඉතිරි 68.3% අඳුරු ශක්තියයි). අඳුරු පදාර්ථය යනු කුමක්දැයි නොදනී. අංශු භෞතික විද්යාවේ සම්මත ආකෘතියට (SM) අඳුරු පදාර්ථ වීමට අවශ්ය ගුණාංග සහිත මූලික අංශු නොමැත. සම්මත ආකෘතියේ අංශු වලට හවුල් වන "අධි සමමිතික අංශු" අඳුරු පදාර්ථ සෑදෙන බව සැලකේ. නැතහොත් සමහර විට අඳුරු පදාර්ථයේ සමාන්තර ලෝකයක් තිබිය හැකිය. WIMPs (දුර්වල ලෙස අන්තර්ක්රියා කරන දැවැන්ත අංශු), අක්ෂ හෝ වඳ නියුට්රිනෝ යනු ප්රමුඛ අපේක්ෂකයින් වන "සම්මත ආකෘතියෙන් ඔබ්බට" (BSM) උපකල්පිත අංශු වේ. කෙසේ වෙතත්, එවැනි අංශු හඳුනාගැනීමේදී තවමත් සාර්ථකත්වයක් නොමැත. සම්මත ආකෘතියට පිළිතුරු දිය නොහැකි තවත් බොහෝ විවෘත ප්රශ්න (පදාර්ථ-ප්රති-පදාර්ථ අසමමිතිය, ගුරුත්වාකර්ෂණය, අඳුරු ශක්තිය, නියුට්රිනෝමා ආදිය) ඇත. තවද, 2012 දී ATLAS සහ CMS අත්හදා බැලීම් මගින් විශාල හැඩ්රන් ඝට්ටකය (LHC) හිදී හිග්ස් බොසෝනය සොයා ගැනීමෙන් පසුව, විශ්වයේ පරිණාමය තුළ හිග්ස් ක්ෂේත්රයේ කාර්යභාරය පිළිබඳව සාකච්ඡා කිරීමට පටන් ගත්තේය.
ඉහත විවෘත ප්රශ්නවලට පිළිතුරු අංශු භෞතික විද්යාවේ සම්මත ආකෘතියෙන් ඔබ්බට පිහිටා ඇත. සම්මත ආකෘති අංශු සමඟ ඉතා දුර්වල ලෙස අන්තර්ක්රියා කරන නව, සැහැල්ලු අංශුවල පැවැත්ම ගවේෂණය කිරීමට කෙනෙකුට අවශ්ය විය හැකිය. මේ සඳහා විශාල දත්ත ප්රමාණයක් එකතු කිරීම සහ එවැනි අංශු නිෂ්පාදනයේ සංඥා වලට ඉතා ඉහළ සංවේදීතාවයක් අවශ්ය වනු ඇත, එය FCC හි පළමු අදියර වන FCC-ee (නිරවද්යතාවය මැනීම) යටතේ පවතී. අධි ශක්ති පහසුකම් අවශ්ය වන නව, බර අංශුවල පැවැත්ම ගවේෂණය කිරීම ද අත්යවශ්ය වේ. FCC හි දෙවන අදියර වන FCC-hh (ඉහළ ශක්තිය) 100 TeV (එය LHC හි 13 TeV ට වඩා බෙහෙවින් වැඩි) ඝට්ටන ශක්තීන් කරා ළඟා වීමට ඉලක්ක කරයි. පළමු අදියර ඉලෙක්ට්රෝන-පොසිට්රෝන (e+e-) ඝට්ටකයේ හැඩය සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, රවුම් හැඩය වඩාත් කැමති වී ඇත (රේඛීයව) මන්ද චක්රීය හැඩය ඉහළ දීප්තියක් ලබා දෙයි, අත්හදා බැලීම් හතරක් දක්වා සහ ඊළඟ දෙවන අදියර අධි ශක්ති හැඩ්රොන් ඝට්ටකය සඳහා යටිතල පහසුකම් ලබා දෙයි.
***
යොමුව:
- CERN. මාධ්ය නිවේදනය – CERN කවුන්සිලය ඊළඟ පරම්පරාවේ ඝට්ටකයක් සඳහා ශක්යතා අධ්යයනය සමාලෝචනය කරයි. 2025 නොවැම්බර් 10. ලබා ගත හැකිය https://home.cern/news/press-release/accelerators/cern-council-reviews-feasibility-study-next-generation-collider
- CERN. මාධ්ය නිවේදනය – අනාගත චක්රලේඛ ඝට්ටනයක ශක්යතාව පිළිබඳ වාර්තාව CERN නිකුත් කරයි. 2025 මාර්තු 31. ලබා ගත හැකිය https://home.cern/news/news/accelerators/cern-releases-report-feasibility-possible-future-circular-collider
- අනාගත චක්රලේඛ ඝට්ටකය සඳහා ශක්යතා අධ්යයනය දැන් අවසන් කර ඇත. https://home.cern/science/cern/fcc-study-media-kit
- අනාගත චක්රලේඛ ඝට්ටනය https://home.cern/science/accelerators/future-circular-collider
- FCC: භෞතික විද්යා නඩුව. 2024 මාර්තු 27. https://cerncourier.com/a/fcc-the-physics-case/
***
සබැඳි ලිපි:
- "ඉතා මුල් විශ්වය" අධ්යයනය සඳහා අංශු ඝට්ටන: Muon collider පෙන්නුම් කරයි (31 ඔක්තෝබර් 2024)
- CERN විසින් භෞතික විද්යාවේ විද්යාත්මක ගමනේ 70 වසර සමරයි (2 පෙබරවාරි 2024)
- අපි අවසානයේ සෑදී ඇත්තේ කුමක් ද? විශ්වයේ මූලික ගොඩනැඟිලි කොටස් මොනවාද? (2021 නොවැම්බර් 8)
***
FCC පිළිබඳ අධ්යාපනික වීඩියෝ කිහිපයක්:
***
 that the Standard Model cannot address, one may need to look beyond the Standard Model of particle physics and explore the possible existence of new, lighter particles that interact very weakly with Standard Model particles, as well as explore the existence of new, heavier particles beyond the reach of existing LHC facility. The proposed Future Circular Collider (FCC) would make it possible to search for the existence of such fundamental particles beyond the Standard Model.){kind=link}