Den kalles Future Circular Collider og har vært på tegnebrettet i en del år. Allerede i 2017 skrev forskning.no om den og nå har CERN nylig sluppet en oppdatert plan med oppdaterte tall. 

Og nå begynner planene å bli mer konkrete. Dette er et så digert prosjekt at det vil styre framtidsplanene til fysikklaboratoriet i tiden fram mot 2090-tallet. 

Og det tar lang tid å designe noe som dette.

– Dette er prosessen som foregår når man skal lage en akselerator, sier partikkelfysiker Are Raklev til forskning.no. 

– Det tar lang tid fordi det er så komplisert. 

Han er professor i fysikk ved Universitetet i Oslo og har jobbet med resultater fra eksperimentene ved CERN i en årrekke. Nå er det maskinen Large Hadron Collider (LHC) som brukes ved CERN. 

Denne maskinen ble installert i en 27 kilometer lang tunnel under bakken mellom 1998 og 2008. Men tunnelen er mye eldre. Den ble bygget på starten av 1980-tallet, hvor den først huset partikkelakseleratoren LEP. 

Og LHC skal samle resultater og målinger av partikler som kolliderer med hverandre i mange år til, fram til 2040. 

Men så er planen til CERN at den nye, mye større maskinen skal ta over. Den har foreløpig navnet Future Circular Collider (FCC). Planen er at bygging skal starte rundt midten av 2030-tallet og så skal den begynne å smelle partikler inn i hverandre rundt 2045, ifølge hjemmesidene til FCC. 

– Det er store skalaer. Det er snakk om samarbeid om fysikk i 50 år. 

Og dette er bare første steg. Men først må planene vedtas. 

Kjempering

Den nye maskinen trenger en ny tunnel. Tunnelen er mye større enn dagens. Den skal være hele 91 kilometer lang og gå under grensen mellom Sveits og Frankrike, der CERN ligger i dag. 

Tunnel-prosjektet vil bli svært kostbart og krevende, og tunnelen skal gå dypt under franske alper. Tunnelen vil gå mye dypere enn dagens LHC på grunn av forholdene i bakken der den skal bygges. 

Der dagens maskin finnes skal det bygges en startmaskin som skal få fart på partiklene før de føres inn i den store, nye kjemperingen, forteller Are Raklev.

Og planene til CERN inkluderer to maskiner som skal bygges inne i den samme tunnelen. 

Elektroner og positroner

Den første maskinen er veldig annerledes enn LHC. LHC kolliderer protoner, som er satt sammen av kvarker. 

Protonene kan kollideres med svært mye energi for å lete etter teoretiske avvik, men kollisjonene kan være uoversiktlige og krever svært store datamengder. 

Den første maskinen i FCC-programmet skal kollidere elektroner og dens antimaterie-partner, positronet. Fordelen med disse kollisjonene er at de er mellom elementærpartikler, altså partikler som ikke er satt sammen av noe annet. 
Dette gjør at det blir mindre støy i kollisjonene, og fysikerne kan få bedre målinger. 

Her handler det mye om å gjøre mer presise målinger av den sist oppdagede partikkelen, Higgs-bosonet. 

– Det er en maskin som skal måle Higgs-bosonet med stor presisjon, sier Raklev. 

– Den skal gjøre bedre målinger av massen og koblingen mellom Higgsbosonet og de andre partiklene, den såkalte Higgs-mekanismen. 

Her er det mye usikkerhet, og Raklev mener at mye informasjon om universet kanskje kan utledes av disse sammenhengene.

Dette er den første delen av planen. Etter at maskinen har kjørt i en god stund, skal det installeres en ny maskin i tunnelen. Da er det snakk om en maskin som LHC, som kolliderer protoner med hverandre, men med mye høyere energi enn nå. 

Dette skal begynne på 2070-tallet. 

Men hva som kan dukke opp da, vet ikke fysikerne noe om. 

– Misvisende

Et så stort prosjekt er ikke uten kritikere. En av de som kritiserte planene da de først ble annonsert er partikkelfysiker Sabine Hossenfelder, som du kan lese mer om på forskning.no. 

Hun har nylig kritisert CERN-lederen Fabiola Gianotti på sin egen Youtube-kanal. Her kritiserer hun Gianotti for å bruke jakten på blant annet «mørke partikler» som kan forklare mørk energi og mørk materie som argument for å bygge den nye maskinen. 

Hossenfelder peker spesifikt på uttalelser i denne artikkelen hos BBC. 

Problemet er at det ikke foreligger noen gode, teoretiske grunner til å tro at slike partikler kommer til å dukke opp i den nye maskinen, hevder Hossenfelder. 

Hun trekker fram at hun ikke synes bedre definisjoner av visse verdier i standardmodellen er god nok grunn til å bygge den nye maskinen, ifølge The Guardian. 

En av grunnene til at LHC ble bygget i sin tid, var å finne og måle Higgs-bosonet. Dette greide forskerne i 2012. Higgs-bosonet var den siste, klare prediksjonen som kom ut av standardmodellen for partikkelfysikk, og partikkelen ble også funnet. 

Framtiden er dermed mer usikker.

Men fysikere vet at det er mye som mangler om kunnskapen i universet, blant annet forklaringen på nettopp mørk materie. Du kan lese mer om jakten etter den mørke materien på forskning.no. 

– Vi vet ikke hva vi finner

– Det er ingen garantier med en sånn maskin, sier Raklev.

Han forteller at mer presise målinger av både Higgs-massen og Higgs-mekanismen kan gi fysikeren bedre ideer om hvor de skal lete videre. 

– Men vi kan ikke måle de på forhånd. Hver gang vi har gjort ukjente oppdagelser, så har vi ikke visst det på forhånd. 

Han trekker parallellen til den første maskinen som ble bygget i tunnelen hvor LHC nå er hos CERN. Raklev trekker den fram som en stor suksess fordi den gjorde bedre og mer nøyaktige målinger av fundamentale egenskaper ved blant annet den svake kjernekraften. 

Men maskinen gjorde ingen nye, store oppdagelser, selv om den var viktig for fagfeltet. 

Denne maskinen, kalt LEP, var en mye mindre variant av den første, foreslåtte maskinen i den nye FCC-tunnelen. Dermed blir rekkefølgen fra LEP og LHC gjentatt, bare i større skala med den nye FCC-planen. 

CERN skal nå gjøre ferdig FCC-planen i løpet av de neste årene. Raklev forteller at beslutningen om bygging skal tas etter 2027, når den endelige planen skal publiseres. 

Da starter prosessen med å få prosjektet finansiert, som vil kreve mye penger av CERNS medlemsland i Europa. 

Are Raklev sier at det vil koste rundt 130 milliarder kroner for tunnelen og den første maskinen. Totalt ligger hele prosjektet på rundt 200 milliarder kroner, ifølge The Guardian.