کليل سوالن جي جوابن جي ڳولا (جهڙوڪ، ڪهڙا بنيادي ذرڙا ڊارڪ ميٽر ٺاهين ٿا، مادو ڪائنات تي ڇو حاوي آهي ۽ مادو-اينٽي ميٽر اسميٽري ڇو آهي، ڪشش ثقل لاءِ فورس پارٽيڪل ڇا آهي، ڊارڪ انرجي، نيوٽرينو ماس وغيره) جن کي معياري ماڊل حل نٿو ڪري سگهي، ڪنهن کي معياري ماڊل کان ٻاهر ڏسڻ ۽ نئين، هلڪي ذرڙن جي ممڪن وجود کي ڳولڻ جي ضرورت پوندي جيڪي معياري ماڊل ذرڙن سان تمام ڪمزور طور تي رابطو ڪن ٿا، انهي سان گڏ موجوده LHC سهولت جي پهچ کان ٻاهر نئين، ڳري ذرڙن جي وجود کي ڳولڻ جي ضرورت پوندي. تجويز ڪيل فيوچر سرڪيولر ڪولائيڊر (FCC) معياري ماڊل کان ٻاهر اهڙن بنيادي ذرڙن جي وجود کي ڳولڻ ممڪن بڻائيندو. CERN ڪائونسل هاڻي FCC فزيبلٽي اسٽڊي رپورٽ جو جائزو ورتو آهي. CERN ڪائونسل پاران FCC جي تعمير تي آخري فيصلو 2028 جي آس پاس متوقع آهي. جيڪڏهن منظور ڪيو وڃي ته، FCC جي تعمير 2030 جي ڏهاڪي ۾ شروع ٿي سگهي ٿي. اهو جنيوا جي ويجهو LHC جي ساڳئي جڳهه جي ويجهو زمين کان 200 ميٽر هيٺ واقع 100 ڪلوميٽر جي دائري ۾ هوندو. اهو لارج هيڊرون ڪولائيڊر (LHC) جي جاءِ وٺندو، جيڪو 2041 ۾ پنهنجي آپريشن جي پڄاڻي تي پهچندو. FCC کي ٻن مرحلن ۾ لاڳو ڪيو ويندو. پهريون مرحلو، FCC-ee هلڪي ذرڙن جي ڳولا لاءِ درستگي جي ماپ لاءِ هڪ اليڪٽران-پوزيٽرون ڪولائيڊر هوندو، جيڪو 2040 جي ڏهاڪي جي آخر کان 15 سالن جو ريسرچ پروگرام پيش ڪندو. هن مرحلي جي مڪمل ٿيڻ تي، هڪ ٻي مشين، FCC-hh (هاءِ انرجي)، ساڳئي سرنگ ۾ ڪم ڪيو ويندو. ٻئي مرحلي جو مقصد ڳري ذرڙن جي ڳولا لاءِ 100 TeV (LHC جي 13 TeV کان گهڻو وڌيڪ) جي ٽڪراءَ واري توانائي تائين پهچڻ آهي. هي مرحلو 2070 جي ڏهاڪي ۾ ڪم ڪندو ۽ 21 صدي جي آخر تائين هلندو.
6-7 نومبر 2025 تي، CERN ڪائونسل (CERN جي ميمبرن ۽ ايسوسيئيٽ ميمبر رياستن جي نمائندن تي مشتمل) تجويز ڪيل فيوچر سرڪيولر ڪولائيڊر (FCC) لاءِ فزيبلٽي اسٽڊي جي نتيجن جو جائزو ورتو.
ان کان اڳ، CERN، CERN جي ميمبر ۽ ايسوسيئيٽ ميمبر رياستن ۽ ان کان ٻاهر جي ادارن جي تعاون سان فيوچر سرڪيولر ڪولائيڊر (FCC) جي ممڪن هجڻ جو جائزو وٺڻ لاءِ هڪ مطالعو ڪيو. رپورٽ 31 مارچ 2025 تي جاري ڪئي وئي هئي جنهن جو جائزو CERN ڪائونسل جي ماتحت ادارن پاران ورتو ويو هو. رپورٽ جو جائزو آزاد ماهر ڪميٽين پاران پڻ ورتو ويو، جنهن ۾ چيو ويو هو ته FCC پيش ڪيل دستاويزن جي بنياد تي ٽيڪنيڪل طور تي ممڪن نظر اچي ٿو.
CERN ڪائونسل جي مندوبن هاڻي 6-7 نومبر 2025 تي هڪ وقف ٿيل اجلاس ۾ FCC فزيبلٽي اسٽڊي رپورٽ جو جائزو ورتو آهي ۽ اهو نتيجو ڪڍيو آهي ته فزيبلٽي اسٽڊي FCC مطالعي کي جاري رکڻ لاءِ بنياد فراهم ڪري ٿو. هي مئي 2026 ۾ CERN ڪائونسل پاران FCC جي ممڪن منظوري جي طرف هڪ اهم قدم آهي جڏهن سڀئي سفارشون غور لاءِ ان جي سامهون پيش ڪيون وينديون. CERN ڪائونسل پاران FCC جي تعمير تي آخري فيصلو 2028 جي آس پاس متوقع آهي.
فيوچر سرڪيولر ڪولائيڊر (ايف سي سي) سي اي آر اين ۾ تجويز ڪيل ايندڙ نسل جي پارٽيڪل ڪولائيڊرز مان هڪ آهي. ان جي لارج هيڊرون ڪولائيڊر (ايل ايڇ سي) جي جاءِ وٺڻ جي اميد آهي، جيڪو 2041 ۾ پنهنجي آپريشن جي پڄاڻي تي پهچندو. سي اي آر اين هن وقت ايل ايڇ سي جي جاءِ وٺڻ لاءِ ايندڙ ڪولائيڊر جي سڃاڻپ ڪرڻ تي ڪم ڪري رهيو آهي جيڪو سي اي آر اين جو موجوده ورڪ هارس آهي.
2008 ۾ ڪم شروع ڪيو ويو، لارج هيڊرون ڪولائيڊر (LHC) هڪ گول ڪولائيڊر آهي جنهن جو گهيرو 27 ڪلوميٽر آهي ۽ اهو جنيوا جي ويجهو زمين کان 100 ميٽر هيٺ واقع آهي. هن وقت، اهو دنيا جو سڀ کان وڏو ۽ طاقتور ڪولائيڊر آهي جيڪو 13 ٽيرا اليڪٽرون وولٽس (TeV) جي توانائي سان ٽڪراءُ پيدا ڪري ٿو جيڪو هڪ ايڪسيليٽر پاران هاڻي تائين پهچندڙ سڀ کان وڌيڪ توانائي آهي. اهو هيڊرون کي روشني جي رفتار جي ويجهو تيز ڪري ٿو، پوءِ انهن سان ٽڪرائجي ٿو جيڪو ابتدائي ڪائنات جي حالتن جي نقل ڪري ٿو.
| پارٽيڪل ايڪسيليٽر/ڪوليڊر تمام ابتدائي ڪائنات لاءِ دريون آهن |
| "تمام ابتدائي ڪائنات" ڪائنات جي شروعاتي مرحلي کي ظاهر ڪري ٿو (بگ بينگ کان ٿوري دير بعد پهرين ٽي منٽ) جڏهن اهو انتهائي گرم هو ۽ ڪائنات مڪمل طور تي تابڪاري جي غلبي هيٺ هئي. پلانڪ دور تابڪاري دور جو پهريون دور آهي جيڪو بگ بينگ کان 10 تائين رهيو.-43 ايس. 10 جي درجه حرارت سان32 ڪ، هن دور ۾ ڪائنات تمام گهڻي گرم هئي. پلانڪ دور کان پوءِ ڪوارڪ، ليپٽن ۽ نيوڪليئر دور آيا؛ سڀئي مختصر مدت جا هئا پر انهن ۾ انتهائي تيز گرمي پد جي خاصيت هئي جيڪا ڪائنات جي ڦهلاءَ سان آهستي آهستي گهٽجي وئي. ڪائنات جي هن ابتدائي مرحلي جو سڌو سنئون مطالعو ممڪن ناهي. جيڪو ڪري سگهجي ٿو اهو آهي ته ڪائنات جي هن مرحلي جي حالتن کي پارٽيڪل ايڪسيليٽر ۾ ٻيهر ٺاهيو وڃي. ايڪسيليٽر/ڪولائيڊرز ۾ پارٽيڪل جي ٽڪراءَ سان پيدا ٿيندڙ ڊيٽا تمام ابتدائي ڪائنات لاءِ هڪ اڻ سڌي ونڊو پيش ڪري ٿو. ڪولائيڊر پارٽيڪل فزڪس ۾ تمام اهم تحقيقي اوزار آهن. اهي گول يا لڪير واريون مشينون آهن جيڪي ذرڙن کي روشني جي رفتار جي ويجهو تمام تيز رفتار تي تيز ڪن ٿيون ۽ انهن کي مخالف طرف کان ايندڙ ٻئي ذرڙي سان يا ڪنهن نشاني سان ٽڪرائڻ جي اجازت ڏين ٿيون. ٽڪراءَ جي ڪري ٽريلين ڪيلون جي ترتيب ۾ انتهائي تيز گرمي پد پيدا ٿئي ٿو (ريڊيئيشن دور جي شروعاتي دورن ۾ موجود حالتن وانگر). ٽڪرائجندڙ ذرڙن جي توانائي شامل ڪئي ويندي آهي تنهنڪري ٽڪراءَ جي توانائي وڌيڪ هوندي آهي. ٽڪراءُ جي توانائي ذرڙن جي صورت ۾ مادي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي جيڪي تمام ابتدائي ڪائنات ۾ ماس-توانائي جي توازن جي مطابق موجود هئا. مثال طور، جڏهن ذيلي ايٽمي ذرڙا اليڪٽران پنهنجي اينٽي ميٽر پارٽنر پوزيٽرون سان ٽڪرائيندا آهن، ته مادو ۽ اينٽي ميٽر فنا ٿي ويندا آهن ۽ توانائي خارج ٿيندي آهي. مختلف قسم جا نوان ابتدائي ذرڙا جاري ڪيل توانائي مان نڪرندا آهن. نوان ذرڙا هگس بوسون يا ٽاپ ڪوارڪس ٿي سگهن ٿا، جيڪي مادي جا تمام ڳرا قسم جا ذيلي ايٽمي بلڊنگ بلاڪ آهن. شايد، ڊارڪ ميٽر ذرڙا ۽ سپر سميٽرڪ ذرڙا پڻ، ڪجهه اهڙو جيڪو اڃا تائين دريافت نه ٿيو آهي. ابتدائي ڪائنات ۾ موجود حالتن ۾ اعليٰ توانائي وارن ذرڙن جي وچ ۾ اهڙا رابطا ان وقت جي ٻي صورت ۾ ناقابل رسائي دنيا کي دريون ڏين ٿا ۽ ٽڪراءَ جي ضمني پيداوار جو تجزيو بنيادي ذرڙن جي اسان جي سمجھ کي وڌائيندو آهي ۽ فزڪس جي گورننگ قانونن کي سمجهڻ جو هڪ طريقو پيش ڪندو آهي. پارٽيڪل ايڪسيليٽر تمام ابتدائي ڪائنات جي مطالعي لاءِ تحقيقي اوزار طور استعمال ڪيا ويندا آهن. هيڊرون ڪولائيڊر (خاص طور تي CERN جو لارج هيڊرون ڪولائيڊر LHC) ۽ اليڪٽران-پوزيٽرون ڪولائيڊر تمام ابتدائي ڪائنات جي ڳولا ۾ اڳڀرا آهن. لارج هيڊرون ڪولائيڊر (LHC) تي ATLAS ۽ CMS تجربا 2012 ۾ هِگس بوسون کي دريافت ڪرڻ ۾ ڪامياب ٿيا. (ذريعو: "تمام ابتدائي ڪائنات" جي مطالعي لاء ذرات ٽڪرائيندڙ: Muon collider جو مظاهرو ڪيو) |
CERN جو هاءِ-لومينوسيٽي لارج هيڊرون ڪولائيڊر (HL – LHC) ٽڪرن جي تعداد کي وڌائي LHC جي ڪارڪردگي کي وڌائيندو ته جيئن ڄاتل سڃاتل ميڪانيزم جو وڌيڪ تفصيل سان مطالعو ڪري سگهجي. اهو 2029 تائين آپريشنل ٿيڻ جو امڪان آهي.
تجويز ڪيل فيوچر سرڪيولر ڪولائيڊر (ايف سي سي) لارج هائيڊرون ڪولائيڊر جي مقابلي ۾ هڪ اعليٰ ڪارڪردگي وارو پارٽيڪل ڪولائيڊر هوندو. لارج هائيڊرون ڪولائيڊر (ايل ايڇ سي) جي پهچ کان ٻاهر نون، ڳري ذرڙن جي وجود ۽ معياري ماڊل ذرڙن سان تمام ڪمزور طور تي رابطو ڪندڙ هلڪي ذرڙن جي وجود کي ڳولڻ لاءِ ٺهيل، ايف سي سي جو گهيرو زمين کان تقريباً 100 ڪلوميٽر هيٺ هوندو جيڪو ايل ايڇ سي جي ساڳئي جڳهه جي ويجهو زمين کان تقريباً 200 ميٽر هيٺ هوندو. جيڪڏهن منظور ڪيو وڃي ته، ايف سي سي جي تعمير 2030 جي ڏهاڪي ۾ شروع ٿي سگهي ٿي.
ايف سي سي کي ٻن مرحلن ۾ لاڳو ڪيو ويندو. پهرين مرحلي ۾، ايف سي سي-اي هڪ اليڪٽران-پوزيٽرون ڪولائڊر هوندو جيڪو درست ماپن لاءِ هوندو. اهو 2040 جي ڏهاڪي جي آخر کان 15 سالن جو ريسرچ پروگرام پيش ڪندو. هن مرحلي جي مڪمل ٿيڻ تي، هڪ ٻي مشين، ايف سي سي-ايڇ ايڇ (هاءِ انرجي)، ساڳئي سرنگ ۾ ڪم ڪيو ويندو. ان جو مقصد 100 ٽي وي ڪلائڊنگ هيڊرون (پروٽان) ۽ ڳري آئن جي ٽڪراءَ واري توانائي تائين پهچڻ آهي. ايف سي سي-ايڇ ايڇ 2070 جي ڏهاڪي ۾ ڪم ڪندو ۽ 21 صدي جي آخر تائين هلندو.
ايف سي سي جي ضرورت ڇو آهي؟ اهو ڪهڙي مقصد لاءِ ڪم ڪندو؟
پوري مشاهداتي ڪائنات جنهن ۾ اسان سڀ بيريونڪ عام مادو شامل آهيون، ڪائنات جي ماس انرجي مواد جو صرف 4.9٪ آهي. پوشيده ڊارڪ ميٽر 26.8٪ جيترو آهي (جڏهن ته ڪائنات جي ماس انرجي مواد جو باقي 68.3٪ ڊارڪ انرجي آهي). اهو معلوم ناهي ته ڊارڪ ميٽر اصل ۾ ڇا آهي. پارٽيڪل فزڪس جي معياري ماڊل (SM) ۾ اهڙا بنيادي ذرڙا نه آهن جن جي ملڪيت ڊارڪ ميٽر هجڻ جي ضرورت آهي. اهو سوچيو ويندو آهي ته شايد "سپر سميٽرڪ پارٽيڪل" جيڪي معياري ماڊل ۾ ذرڙن جا ساٿي آهن، ڊارڪ ميٽر ٺاهيندا آهن. يا شايد ڊارڪ ميٽر جي هڪ متوازي دنيا آهي. WIMPs (ڪمزور طور تي انٽريڪٽنگ ميسيو پارٽيڪلز)، محور، يا جراثيم کان پاڪ نيوٽرينو فرضي ذرات آهن "معياري ماڊل کان ٻاهر" (BSM) جيڪي اڳواڻي ڪندڙ اميدوار آهن. بهرحال، اهڙي ڪنهن به ذرڙي جي ڳولا ۾ اڃا تائين ڪا ڪاميابي ناهي ملي. ٻيا ڪيترائي کليل سوال آهن (جهڙوڪ مادو-اينٽي ميٽر اسميٽري، ڪشش ثقل، ڊارڪ انرجي، نيوٽرينوماس وغيره) جن جو معياري ماڊل جواب نٿو ڏئي سگهي. ان کان علاوه، ڪائنات جي ارتقا ۾ هِگس فيلڊ جي ڪردار تي 2012 ۾ لارج هيڊرون ڪولائيڊر (LHC) تي ATLAS ۽ CMS تجربن پاران هِگس بوسون جي دريافت کان پوءِ غور ڪيو پيو وڃي.
مٿي ڏنل کليل سوالن جا ممڪن جواب پارٽيڪل فزڪس جي معياري ماڊل کان ٻاهر آهن. ڪنهن کي شايد نئين، هلڪي ذرڙن جي وجود کي ڳولڻ جي ضرورت پوندي جيڪي معياري ماڊل ذرڙن سان تمام ڪمزور طور تي رابطو ڪن ٿا. ان لاءِ وڏي مقدار ۾ ڊيٽا گڏ ڪرڻ ۽ اهڙن ذرڙن جي پيداوار جي سگنلن لاءِ تمام گهڻي حساسيت جي ضرورت پوندي جيڪا FCC جي پهرين مرحلي يعني FCC-ee (صحت جي ماپ) جي دائري ۾ آهي. اهو پڻ ضروري آهي ته نون، ڳري ذرڙن جي وجود کي ڳولهيو وڃي جن کي اعليٰ توانائي جي سهولتن جي ضرورت پوندي. FCC-hh (هاءِ انرجي)، FCC جو ٻيو مرحلو 100 TeV جي ٽڪراءَ واري توانائي تائين پهچڻ جو مقصد رکي ٿو (جيڪو LHC جي 13 TeV کان گهڻو وڌيڪ آهي). پهرين مرحلي جي اليڪٽران-پوزيٽرون (e+e-) ڪوليڊر جي شڪل جي حوالي سان، گول شڪل کي ترجيح ڏني وئي آهي (لائنر جي مقابلي ۾) ڇاڪاڻ ته گول شڪل وڌيڪ روشني کي قابل بڻائي ٿي، چار تجربن تائين ۽ ايندڙ ٻئي مرحلي جي هاءِ انرجي هيڊرون ڪوليڊر لاءِ انفراسٽرڪچر پيش ڪري ٿي.
***
حوالا:
- CERN. پريس رليز - CERN ڪائونسل ايندڙ نسل جي ڪولائڊر لاءِ فزيبلٽي اسٽڊي جو جائزو وٺي ٿي. 10 نومبر 2025. تي دستياب آهي https://home.cern/news/press-release/accelerators/cern-council-reviews-feasibility-study-next-generation-collider
- CERN. پريس رليز - CERN هڪ ممڪن مستقبل جي سرڪيولر ڪولائيڊر جي ممڪن هجڻ تي رپورٽ جاري ڪري ٿو. 31 مارچ 2025. تي دستياب آهي https://home.cern/news/news/accelerators/cern-releases-report-feasibility-possible-future-circular-collider
- مستقبل جي سرڪيولر ڪولائيڊر لاءِ فزيبلٽي اسٽڊي هاڻي آخري شڪل اختيار ڪري چڪي آهي. https://home.cern/science/cern/fcc-study-media-kit
- مستقبل جو گول ڪولائيڊر https://home.cern/science/accelerators/future-circular-collider
- ايف سي سي: فزڪس ڪيس. 27 مارچ 2024. https://cerncourier.com/a/fcc-the-physics-case/
***
لاڳاپيل مضمون:
- CERN فزڪس ۾ سائنسي سفر جي 70 سال جشن ملهائيندي (2 فيبروري 2024)
***
ايف سي سي تي ڪجھ تعليمي وڊيوز:
***
 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}