Más de una década después del descubrimiento de Higgsboson en 2012, la física de partículas globales se está preparando para el próximo salto.
En abril, unos 200 científicos, ingenieros y estudiantes se reunieron en el Instituto de Investigación de Aceleradores Nacionales de Fermi del Departamento de Energía (Fermi Love) para la fábrica de Higgs, un futuro taller de corredores redondos.
El evento, cohostado por Fermilab y Argonne National Laboratory, United US Investigers junto con la visión europea para el sucesor del Colider de Hadrones a gran escala del CERN (LHC).
La parte central de la discusión fue el estudio de factibilidad del futuro corredor circular (FCC), una hoja de ruta para dos máquinas innovadoras que pueden redefinir la comprensión del universo.
¿Qué es el bosón de Higgs?
Un bosón de Higgs es una partícula básica vinculada al campo Higgs. Este es un campo de energía invisible que se cree que impregna todos los espacios.
Cuando las partículas pasan por este campo, adquieren masa y se vuelven importantes para explicar por qué los bosones de Higgs son importantes, desde partículas atómicas hasta galaxias.
Sin él, los bloques de construcción del espacio no pueden formar estructuras en grandes cantidades.
Un plan de dos etapas para explorar el bosón de Higgs
El estudio de factibilidad describe un proyecto de dos fases en el CERN.
FCC-EE (Electron-Positron Collider): diseñado como una «fábrica de Higgs», genera una gran cantidad de bosones de Higgs para una investigación en profundidad, lo que permite a los científicos medir sus propiedades con una precisión incomparable. FCC-HH (colider de hadrones de alta energía): un sucesor que opera con una energía aún mayor, que puede buscar directamente partículas desconocidas y emitir luz en materia oscura.
Desde el descubrimiento de Higgs Boson, LHC ha investigado sus propiedades, pero los físicos están de acuerdo en que se necesita una herramienta más sensible para desbloquear el resto del misterio.
Artur Apresyan, un científico y organizador de Fermilab, enfatizó la importancia de la iniciativa.
«Es el programa experimental de física de partículas más consecuente que puede realizarse a mediados del siglo XX, con un camino hacia FCC-HH, una máquina de hadrones de alta energía, para explorar la próxima frontera de energía».
Lugar de colaboración y capacitación internacional para el futuro
Al taller asistieron más de 50 científicos de carrera temprana. Esto jugó un papel fundamental en la configuración de los debates sobre la tecnología del detector, el diseño del acelerador, el software y el análisis físico.
Los investigadores postdoctorales de Fermilab Irene Dutta y Grace Cummings fueron fundamentales para organizar el evento, destacando la importancia del proyecto para la próxima generación de investigadores.
Se espera que FCC-EE ofrezca una oportunidad incomparable para una capacitación práctica con instrumentación de última generación, análisis de datos y modelado teórico.
Dutta explicó: «Este proyecto promete a la próxima generación de investigadores con un campo de capacitación excepcional donde la experiencia práctica en las nuevas tecnologías de detectores, el análisis de datos avanzados y las tecnologías teóricas innovadoras se basarán en el conocimiento actual y la experiencia de los aceleradores de partículas.
«Esto ayudará a fortalecer nuestra larga colaboración con el CERN y aumentar la frontera de la física de electrowake de precisión».
Esperando 2045
La comunidad europea de física de partículas planea recomendar la construcción de FCC-EE en 2026. Si se aprueba, la colaboración podría comenzar para 2028, con la operación a partir de alrededor de 2045.
El plan a largo plazo prevé una transición a FCC-HH, empujando los límites entre la energía y las posibilidades de descubrimiento a mediados del siglo XIX.
La larga historia de Collider Science ha hecho que Fermilab sea un centro central para la contribución de los Estados Unidos a los programas FCC-EE y FCC-HH.
El taller destacó que estos corredores no son solo una oportunidad para profundizar nuestra comprensión de los Higgsbosons, sino también un puente para el próximo gran avance en la física fundamental.
A medida que avanza el plan, Higgs Boson, una vez que el concepto teórico, permanece en el corazón de la búsqueda de la humanidad para comprender los secretos más profundos del universo.
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