I gcás na gceisteanna oscailte (amhail, cé na cáithníní bunúsacha a dhéanann ábhar dorcha, cén fáth a bhfuil ceannas ag ábhar ar an gcruinne agus cén fáth go bhfuil neamhshiméadracht ábhair-frithábhair ann, cad is cáithnín fórsa ann i leith domhantarraingthe, fuinnimh dhorcha, mais neodríonó srl.) nach féidir leis an tSamhail Chaighdeánach a réiteach, b'fhéidir go mbeadh gá breathnú níos faide ná an tSamhail Chaighdeánach agus iniúchadh a dhéanamh ar an bhféidearthacht go bhfuil cáithníní nua, níos éadroime ann a idirghníomhaíonn go han-lag le cáithníní an tSamhail Chaighdeánaigh, chomh maith le iniúchadh a dhéanamh ar an bhféidearthacht go bhfuil cáithníní nua, níos troime ann lasmuigh de raon na saoráide LHC atá ann cheana féin. Chuirfeadh an tImbhuailteoir Ciorclach sa Todhchaí (FCC) atá beartaithe ar chumas cuardach a dhéanamh ar na cáithníní bunúsacha sin lasmuigh den tSamhail Chaighdeánach. Tá tuarascáil Staidéir Féidearthachta an FCC scrúdaithe ag Comhairle CERN anois. Táthar ag súil le cinneadh deiridh maidir le tógáil FCC ag Comhairle CERN timpeall 2028. Má cheadaítear é, féadfar tosú ar tógáil FCC sna 2030idí. Beidh sé thart ar 100 km ar imlíne suite thart ar 200 méadar faoin talamh in aice leis an suíomh céanna leis an LHC in aice leis an nGinéiv. Tiocfaidh sé i gcomharbacht ar an Imbhuailteoir Hadrón Mór (LHC), a bhfuiltear ag súil go dtiocfaidh deireadh lena oibríochtaí faoi 2041. Cuirfear an FCC i bhfeidhm i ndá chéim. Beidh an chéad chéim, FCC-ee, ina imbhuailteoir leictreon-positron le haghaidh tomhais bheachtais chun cuardach a dhéanamh ar cháithníní níos éadroime, a chuirfidh clár taighde 15 bliana ar fáil ó dheireadh na 2040idí. Nuair a bheidh an chéim seo críochnaithe, coimisiúnófar an dara meaisín, an FCC-hh (ardfhuinneamh), sa tollán céanna. Tá sé mar aidhm ag an dara céim fuinnimh imbhuailte 100 TeV (i bhfad níos airde ná 13 TeV LHC) a bhaint amach chun cuardach a dhéanamh ar cháithníní níos troime. Beidh an chéim seo ag feidhmiú sna 2070idí agus rithfidh sí go dtí deireadh an 21ú haois.
Ar an 6-7 Samhain 2025, rinne Comhairle CERN (comhdhéanta de thoscairí ó Bhallstáit agus ó Bhallstáit Chomhlachaithe CERN) athbhreithniú ar thoradh an Staidéir Féidearthachta don Imbhuailteoir Ciorclach sa Todhchaí (FCC) atá beartaithe.
Roimhe seo, rinne CERN staidéar chun measúnú a dhéanamh ar indéantacht Imbhuailteoir Ciorclach sa Todhchaí (FCC) i gcomhar le hinstitiúidí i mBallstáit agus i mBallstáit Chomhlachaithe CERN agus níos faide i gcéin. Eisíodh an tuarascáil an 31 Márta 2025 agus rinne comhlachtaí fo-ordaithe Chomhairle CERN athbhreithniú uirthi. Rinne na coistí saineolaithe neamhspleácha athbhreithniú ar an tuarascáil freisin, a dúirt go bhfuil an chuma ar an scéal go bhfuil an FCC indéanta go teicniúil bunaithe ar an doiciméadacht a cuireadh i láthair.
Tá toscairí Chomhairle CERN tar éis scrúdú a dhéanamh ar thuarascáil Staidéar Féidearthachta an FCC ar an 6-7 Samhain 2025 ag cruinniú tiomnaithe agus chinn siad gurb é an Staidéar Féidearthachta an bunús le go leanfaidh staidéir an FCC ar aghaidh. Is céim thábhachtach í seo i dtreo cheadú féideartha an FCC ag Comhairle CERN i mBealtaine 2026 nuair a chuirfear na moltaí go léir faoina bráid lena mbreithniú. Táthar ag súil le cinneadh deiridh maidir le tógáil FCC ag Comhairle CERN timpeall 2028.
Tá an Future Circular Collider (FCC) ar cheann de na chéad ghlúin eile de imbhuailteoirí cáithníní atá beartaithe ag CERN. Meastar go dtiocfaidh sé i gcomharbacht ar an Large Hadron Collider (LHC), a mbeidh deireadh lena oibríochtaí faoi 2041. Tá CERN ag obair faoi láthair chun an chéad imbhuailteoir eile a aithint a thiocfaidh i gcomharbacht ar an LHC, arb é capall oibre CERN faoi láthair é.
Coimisiúnaíodh an Imbhuailteoir Hadrón Mór (LHC) sa bhliain 2008, agus is imbhuailteoir ciorclach é a thomhaiseann 27 km ar imlíne agus atá suite 100 m faoin talamh in aice le Ginéive. Faoi láthair, is é an imbhuailteoir is mó agus is cumhachtaí ar domhan é a ghineann imbhuailtí ag fuinneamh 13 teirea-leictreonvolta (TeV) arb é an fuinneamh is airde a shroich luasaire go dtí seo. Luasghéaraíonn sé hadróin go dtí luas an tsolais, ansin imbhuaileann sé iad ag aithris coinníollacha na cruinne luatha.
| Is fuinneoga iad Luasairí/Imbhuailteoirí Cáithníní chuig an gCruinne An-Luath |
| Tagraíonn “Cruinne an-luath” don chéim is luaithe den chruinne (na chéad trí nóiméad go gairid i ndiaidh an Big Bang) nuair a bhí sé thar a bheith te agus an chruinne faoi smacht iomlán na radaíochta. Is í ré na Planc an chéad ré den ré radaíochta a mhair ón Big Bang go dtí an 10ú haois.-43 s. Le teocht 1032 K, bhí an chruinne thar a bheith te sa ré seo. Lean ré na Quark, na Lepton, agus na Núicléasraí ré Planck; bhí siad uile gearr-shaolach ach bhí teochtaí thar a bheith ard mar shaintréithe acu a laghdaigh de réir a chéile de réir mar a leathnaigh an chruinne. Ní féidir staidéar díreach a dhéanamh ar an gcéim is luaithe seo den chruinne. Is é an rud is féidir a dhéanamh ná coinníollacha na céime seo den chruinne a athchruthú i luasairí cáithníní. Tugann na sonraí a ghintear trí imbhuailtí na gcáithníní i luasairí/imbhuailteoirí léargas indíreach ar an gcruinne an-luath. Is uirlisí taighde an-tábhachtacha iad imbhuailteoirí i bhfisic na gcáithníní. Is meaisíní ciorclacha nó líneacha iad seo a luasghéaraíonn cáithníní go luasanna an-arda gar do luas an tsolais agus a ligeann dóibh imbhualadh i gcoinne cáithnín eile atá ag teacht ón treo eile nó i gcoinne sprice. Gineann na himbhuailtí teochtaí thar a bheith ard, suas le trilliúin Celvin (cosúil leis na coinníollacha a bhí i láthair sna chéad tréimhsí de ré na radaíochta). Cuirtear fuinneamh na gcáithníní imbhuailte leis agus dá bhrí sin bíonn fuinneamh an imbhuailte níos airde. Déantar fuinneamh imbhuailte a chlaochlú go hábhar i bhfoirm cáithníní a bhí ann san ollchruinne de réir shiméadracht mais-fhuinnimh. Mar shampla, nuair a imbhuaileann leictreoin na gcáithníní fo-adamhacha lena gcomhpháirtithe frithábhair, na posatróin, scriostar an t-ábhar agus an frithábhair agus scaoiltear fuinneamh. Comhdhlúthaíonn cineálacha éagsúla cáithníní bunúsacha nua as an bhfuinneamh a scaoiltear. D’fhéadfadh na cáithníní nua a bheith ina mbósóin Higgs nó ina gcuarcanna barr, ar cineálacha an-trom iad de bhloic thógála fo-adamhacha ábhair. B’fhéidir cáithníní ábhair dhorcha agus cáithníní forshiméadracha chomh maith, rud nach bhfuil aimsithe fós. Tugann idirghníomhaíochtaí den sórt sin idir cáithníní ardfhuinnimh sna coinníollacha a bhí ann sa chruinne an-luath fuinneoga ar shaol na linne sin nach mbeadh inrochtana murach sin agus cuireann anailís ar fhotháirgí na n-imbhuailtí ár dtuiscint ar cháithníní bunúsacha agus cuireann sí bealach ar fáil chun dlíthe rialaithe na fisice a thuiscint. Úsáidtear luasairí cáithníní mar uirlisí taighde chun staidéar a dhéanamh ar an gcruinne an-luath. Tá imbhuailteoirí hadrón (go háirithe Imbhuailteoir Hadron Mór CERN LHC) agus imbhuailteoirí leictreon-positron chun tosaigh in iniúchadh na cruinne an-luath. D'éirigh le turgnaimh ATLAS agus CMS ag an Imbhuailteoir Hadron Mór (LHC) bósón Higgs a fhionnadh in 2012. (Foinse: Imbhuailteoirí cáithníní chun staidéar a dhéanamh ar “Cruinne an-luath”: léirigh imbhuailteoir Muon) |
Cuirfidh Imbhuailteoir Hadrón Mór Ard-Lonrachta (HL – LHC) CERN feabhas ar fheidhmíocht LHC trí líon na n-imbhuailtí a mhéadú chun go bhféadfar staidéar níos mine a dhéanamh ar mheicníochtaí aitheanta. Is dócha go mbeidh sé ag feidhmiú faoi 2029.
Bheadh an Todhchaí Ciorclach Imbhuailteora (FCC) atá beartaithe ina imbhuailteoir cáithníní níos feidhmíochta i gcomparáid leis an Mór-Imbhuailteoir Hiodróin. Deartha chun láithreacht cáithníní nua, níos troime, lasmuigh de raon an Mhór-Imbhuailteora Hadrón (LHC) agus láithreacht cáithníní níos éadroime a idirghníomhaíonn go han-lag le cáithníní an tSamhail Chaighdeánaigh, a fhiosrú, bheadh FCC thart ar 100 km ar imlíne suite thart ar 200 méadar faoin talamh in aice leis an suíomh céanna leis an LHC. Má cheadaítear é, d’fhéadfadh tógáil FCC tosú sna 2030idí.
Chuirfí an FCC i bhfeidhm i ndá chéim. Beidh an chéad chéim, FCC-ee, ina imbhuailteoir leictreon-positron le haghaidh tomhais chruinne. Cuirfidh sé clár taighde 15 bliana ar fáil ó dheireadh na 2040idí. Nuair a bheidh an chéim seo críochnaithe, chuirfí an dara meaisín, an FCC-hh (ardfhuinneamh), i bhfeidhm sa tollán céanna. Tá sé mar aidhm aige seo fuinnimh imbhuailte 100 TeV a bhaint amach trí hadróin (prótóin) agus iain throma a imbhualadh. Beidh an FCC-hh ag feidhmiú sna 2070idí agus beidh sé ag feidhmiú go dtí deireadh an 21ú haois.
Cén fáth a bhfuil gá le FCC? Cén cuspóir a bheidh leis?
Ní dhéanann an chruinne inbhraite ar fad, lena n-áirítear an gnáthábhar barónach go léir as a bhfuil muid uile déanta suas, ach 4.9% d'ábhar fuinnimh maise na cruinne. Is ionann an t-ábhar dorcha dofheicthe agus 26.8% (ach is fuinneamh dorcha an 68.3% eile d'ábhar fuinnimh maise na cruinne). Níl a fhios cad is ábhar dorcha ann i ndáiríre. Níl aon cháithníní bunúsacha sa tSamhail Chaighdeánach (SM) den fhisic cháithníní a bhfuil airíonna acu a theastaíonn le bheith ina n-ábhar dorcha. Meastar gur dócha gurb iad "cáithníní sárshiméadracha" atá ina gcomhpháirtithe leis na cáithníní sa tSamhail Chaighdeánach a dhéanann ábhar dorcha. Nó b'fhéidir go bhfuil domhan comhthreomhar ábhair dhorcha ann. Is cáithníní hipitéiseacha iad WIMPanna (Cáithníní ollmhóra idirghníomhaíochta lag), aicsíní, nó neodríonónna steiriúla "Thar an tSamhail Chaighdeánach" (BSM) atá ina bpríomhiarrthóirí. Mar sin féin, níl aon rath fós maidir le haon cháithníní den sórt sin a bhrath. Tá go leor ceisteanna oscailte eile ann (amhail neamhshiméadracht ábhair-frithábhair, domhantarraingt, fuinneamh dorcha, neodríonamas srl.) nach féidir leis an tSamhail Chaighdeánach a fhreagairt. Chomh maith leis sin, cuireadh tús le machnamh ar ról réimse Higgs in éabhlóid na cruinne tar éis fionnachtain bósóin Higgs in 2012 le turgnaimh ATLAS agus CMS ag an Imbhuailteoir Hadron Mór (LHC).
Tá na freagraí féideartha ar na ceisteanna oscailte thuasluaite níos faide ná an tSamhail Chaighdeánach den fhisic cháithníní. B’fhéidir go mbeadh gá le hiniúchadh a dhéanamh ar cháithníní nua, níos éadroime a idirghníomhaíonn go han-lag le cáithníní an tSamhail Chaighdeánaigh. Beidh gá le méid mór bailiúcháin sonraí agus íogaireacht an-ard do chomharthaí táirgthe na gcáithníní sin atá faoi raon feidhme na chéad chéime de FCC .i., FCC-ee (tomhas beachtais). Tá sé ríthábhachtach freisin iniúchadh a dhéanamh ar cháithníní nua, níos troime a mbeidh áiseanna ardfhuinnimh ag teastáil uathu. Tá sé mar aidhm ag FCC-hh (ardfhuinneamh), an dara céim de FCC, fuinnimh imbhuailte de 100 TeV a bhaint amach (atá i bhfad níos airde ná 13 TeV de LHC). Maidir le cruth an imbhuailteora leictreon-posatrón (e+e-) den chéad chéim, is fearr an cruth ciorclach (i gcomparáid le líneach) toisc go gcuireann an cruth ciorclach ar chumas lonrúlacht níos airde, suas le ceithre thurgnamh agus go dtugann sé an bonneagar don imbhuailteoir hadrón ardfhuinnimh dara céim ina dhiaidh sin.
***
Tagairtí:
- CERN. Preasráiteas – Déanann Comhairle CERN athbhreithniú ar staidéar féidearthachta le haghaidh imbhuailteoir den chéad ghlúin eile. 10 Samhain 2025. Ar fáil ag https://home.cern/news/press-release/accelerators/cern-council-reviews-feasibility-study-next-generation-collider
- CERN. Preasráiteas – Eisíonn CERN tuarascáil ar indéantacht Imbhuailteoir Ciorclach sa Todhchaí. 31 Márta 2025. Ar fáil ag https://home.cern/news/news/accelerators/cern-releases-report-feasibility-possible-future-circular-collider
- Tá staidéar féidearthachta don Imbhuailteoir Ciorclach sa Todhchaí críochnaithe anois. https://home.cern/science/cern/fcc-study-media-kit
- Imbhuailteoir Ciorclach sa Todhchaí https://home.cern/science/accelerators/future-circular-collider
- FCC: cás na fisice. 27 Márta 2024. https://cerncourier.com/a/fcc-the-physics-case/
***
Earraí gaolmhara:
- Imbhuailteoirí cáithníní chun staidéar a dhéanamh ar “Cruinne an-luath”: léirigh imbhuailteoir Muon (31 Deireadh Fómhair 2024)
- Tá CERN ag ceiliúradh 70 bliain de Thuras Eolaíochta san Fhisic (2 2024 Feabhra)
***
Roinnt físeáin oideachais ar FCC:
***
 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}