Superconducting Supercollider: Nesplněný americký sen o největším urychlovači

Superconducting Supercollider: Nesplněný americký sen o největším urychlovači

Fyzika / článek

V roce 2012 byl na velkém hadronovém urychlovači LHC v CERN objeven Higgsův boson, poslední částice chybějící do Standardního modelu částicové fyziky. Mezinárodní vědecká spolupráce na projektu urychlovače LHC byla vrcholem desetiletí trvajících výzkumů v oblasti částicové fyziky a úspěchem nejen teoretiků, ale i experimentálních fyziků, kteří se na výstavbě urychlovače podíleli. Málokdo si už tehdy vzpomněl na konkurenční americký projekt Superconducting Supercollider (SSC). Nikdy nedokončený hadronový urychlovač, po kterém dnes zbyly jen kilometry tunelů ve státě Texas.

Areál SSC v roce 2008 (foto: CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)
Areál SSC v roce 2008 (foto: CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)

Kořeny amerického Superconducting Supercollideru najdeme ve zrušení výstavby urychlovače ISABELLE v Brookhaven National Laboratory. Projekt ISABELLE se na počátku roku 1984 potýkal s vážnými problémy. Vedle potíží technického charakteru v podobě nefungujících supravodivých magnetů šlo zejména o to, že hlavním cílem projektu bylo objevit bosony W a Z. O to se však již o rok dříve postaral konkurenční urychlovač Super Proton Synchrotron (SPS) v CERN. To byly dostatečné důvody k tomu, aby byl projekt ISABELLE zrušen a volné prostředky využity na návrh a výstavbu ještě většího urychlovače.

V roce 1986 byl představen projekt Superconducting Supercollider, přezdívaný také jako desertron, pravděpodobně kvůli tomu, že stavba musela být vzhledem ke své velikosti realizována na odlehlém místě v poušti. Projekt obsahoval urychlovací kruh o obvodu 53 mil (přibližně 85 km) s celkem 8600 supravodivými magnety. Cílem bylo urychlit protony až na energii 20 TeV, při které mělo docházet ke srážkám dvou protiběžných protonových svazků. Prvotní návrh obsahoval cenu urychlovače 4.4 miliardy dolarů. Ta byla záhy navýšena na 5.3 miliardy dolarů tak, aby zahrnovala i náklady na konstrukci detektorů.

Projekt schválil tehdejší prezident USA Ronald Reagan, a tím měl, podle jeho vlastních slov, odčinit neštěstí, které přivodil svým učitelům fyziky na střední škole. Následovalo několik let příprav plánů výstavby a vykupování pozemků. Jako nejvhodnější místo pro budoucí americký urychlovač bylo vybráno 40tisícové Waxahachie ve středním Texasu. A i když někteří obyvatelé museli být kvůli stavbě vysídleni a jejich domy zbořeny, projekt našel mezi místními značnou podporu. Stavba amerického supercollideru začala v roce 1991 a během následujících dvou let bylo v pískovcovo-vápenném podloží vyraženo na 30 kilometrů tunelů.

Projekt amerického snu o největším urychlovači na světě se ale brzy ocitl v problémech, a to i přes počáteční nadšení a podporu nejen vědeckou a politickou, ale i celospolečenskou. Tím největším problémem, a nakonec i rozhodujícím, se stala neustále rostoucí cena SSC. Na počátku 90. let se odhady celkového rozpočtu na stavbu urychlovače vyšplhaly na 11.5 miliardy dolarů, více než dvojnásobek původně deklarované částky. Počátek hospodářské recese a nástup nového amerického prezidenta Billa Clintona vedly k omezování federálního rozpočtu a SSC přestal být americkou národní prioritou.

O přízeň kongresu v té době soutěžily dva vědecké projekty s vysokým rozpočtem – urychlovač SSC a Mezinárodní vesmírná stanice ISS. Abstraktní cíle velkého protonového urychlovače tak měly obrovskou konkurenci v na první pohled přitažlivější neustálé přítomnosti lidské posádky na oběžné dráze Země. Urychlovač SSC zároveň neměl podporu napříč celou komunitou fyziků. Fyzici s jiným zaměřením svého výzkumu cítili, že jejich práci se nedostává tolik pozornosti a financí jako fyzice vysokých energií. Převažoval názor, že čím více peněz se vynakládá na stavbu SSC, tím méně se jich dostává na jiné vědecké projekty. K nejhlasitějším odpůrcům SSC patřil teoretický fyzik a nobelista Philip Anderson, který upozorňoval na „téměř nulový přínos výsledků částicové fyziky nejen pro skutečný život, ale i pro zbytek vědy“.

Sněmovna reprezentantů amerického Kongresu nakonec dne 27. října 1993 odhlasovala jasnou většinou zrušení projektu protonového urychlovače SSC, a tím de facto uznala ztrátu ve výši 2 miliard dolarů, které byly na výstavbu vynaloženy. Jak se dalo předpokládat, zastavení financování projektu SSC však nevedlo k navýšení rozpočtů pro financování jiných oblastí fyziky. Největším příjemcem finanční podpory americké vlády se stal mezinárodní projekt velkého hadronového urychlovače LHC u švýcarské Ženevy.

Částečně vybudované tunely pro SSC se stále nacházejí pod povrchem ve středním Texasu. V roce 2006 je zakoupil multimilionář Johnnie Bryan Hunt s úmyslem vybudovat zde velké a bezpečné úložiště dat. Celý projekt Collider Data Center ale záhy zkrachoval, když jeho autor zemřel po nešťastném pádu na ledovce. V roce 2012 se vlastníkem tunelů SSC stal výrobce chemikálií pro průmysl Magnablend.

Projekt zaniklého SSC si připomínáme v době, kdy nejen celosvětová komunita částicových fyziků, ale i jednotlivé národní státy stojí před rozhodnutím o financování nového urychlovače částic. Ve hře je několik elektronových urychlovačů, ať už lineárních či kruhových, plánovaných v rámci mezinárodní kolaborace nebo jako státní projekty. Mezinárodní kolaborace CERN se rozhoduje mezi projektem FCC-ee, kruhovým urychlovačem budoucnosti, a lineárním urychlovačem CLIC. Oba projekty mají být postavené u Ženevského jezera s využitím stávající infrastruktury CERN.

V Asii mezitím vznikají dva projekty konkurující CERN. Jde o japonský lineární urychlovač ILC, který se má stát novou globální kolaborací, a čistě čínský projekt kruhového urychlovače CEPC. Projekt CEPC je označován jako hlavní priorita čínské fyziky vysokých energií a čeká na schválení čínskou vládou pro výstavbu v další pětiletce od roku 2025. Nyní můžeme s určitostí říci pouze to, že následující dva roky a v nich učiněná rozhodnutí budou zásadní pro budoucnost částicové fyziky, která stojí na rozcestí projektů několika velkých částicových urychlovačů. Nezbývá než s napětím sledovat, kterým směrem se vydá.


Mohlo by vás také zajímat:

Když Etna kouří doutníky
Sláva a kontroverze Millikanova pokusu
Důkaz pro velký třesk. Před 60 lety bylo objeveno reliktní záření