ラージハドロンコライダーを台無しにする人はいません。それは現代の最高の粒子粉砕機であり、そのエネルギー能力や物理学のフロンティアを研究する能力に触れることはできません。しかし、すべての栄光は一時的なものであり、永遠に続くものはありません。最終的には、2035年頃のどこかで、この17マイル（27マイル）の長さの電源リングのライトが消えます。その後はどうなりますか？
世界中の競合するグループは、彼らのペットコライダーのアイデアを次の大きなものにするための財政的支援を確保するために奮闘しています。 1つのデザインは、8月13日、プレプリントジャーナルarXivの論文で説明されました。コンパクトリニアコライダー（またはCLIC、これはかわいいので）として知られている、提案された大量の亜原子レールガンは、フロントランナーのようです。ヒッグス粒子の本質は何ですか？トップクォークとの関係は何ですか？標準モデルを超えた物理学のヒントを見つけることができますか？ CLICはこれらの質問に答えられるかもしれません。マンハッタンよりも長いパーティクルコライダーのみが含まれます。
亜原子ドラッグレース
ラージハドロンコライダー（LHC）は、ハドロン（施設の名前）と呼ばれるやや重い粒子を粉砕します。体内にハドロンがたくさんあります。陽子と中性子は、その微視的一族の最も一般的な代表です。 LHCでは、ハドロンが光の速度に近づき、スマッシングを開始するまで、ハドロンは巨大な円を描きます。印象的ですが、LHCは地球上の他のどのデバイスにも匹敵しないエネルギーに到達しますが、全体の状況は少し厄介です。結局のところ、ハドロンは集塊粒子であり、他のより小さな、より基本的なものの袋にすぎません。ハドロンが破壊されると、そのすべての腸があちこちに溢れ出し、分析が複雑になります。
対照的に、CLICは、はるかに単純で、よりクリーンで、より外科的になるように設計されています。ハドロンの代わりに、CLICは2つの軽い基本粒子である電子と陽電子を加速します。そして、この粉砕機は、最終設計に応じて、7〜31マイル（11〜50 km）の範囲で、バレルの真下で粒子を直線的に加速します。
このすばらしさはすべて一度に起こるわけではありません。現在の計画では、LHCが終了しつつある2035年にCLICがより低い容量で稼働する予定です。第1世代のCLICは、LHCの最大電力の30分の1未満の380ギガエレクトロンボルト（GeV）で動作します。実際、現在3テラエレクトロボルト（TeV）を目標としているCLICの完全な動作能力でさえ、LHCが現在実行できる能力の3分の1未満です。
それでは、高度な次世代パーティクルコライダーが今日の私たちができることを打ち負かすことができない場合、何が重要なのでしょうか。
ヒッグスハンター
CLICの答えは、難しくはなく、よりスマートに作業することです。 LHCの主な科学目標の1つは、他の粒子にそれらの質量を貸す、長い間求められてきた粒子であるヒッグス粒子を見つけることでした。 LHCが設計されていた1980年代と1990年代には、ヒッグスが存在するかどうかさえ確信が持てず、その質量やその他の特性が何であるかを知りませんでした。そのため、ヒッグスを明らかにする可能性のあるさまざまな種類の相互作用を調査できる汎用機器を構築する必要がありました。
そして私たちはしました。やったー！
しかし、ヒッグスが本物であることがわかったので、コライダーをより狭い相互作用のセットに調整できます。そうすることで、できるだけ多くのヒッグスボソンを製造し、ジューシーなデータのヒープを収集し、この神秘的だが基本的な粒子についてより多くを学ぶことを目指します。
そして今週、おそらく今週遭遇する可能性のある最も奇妙な物理用語が登場します：Higgsstrahlung。うん、あなたはその権利を読みます。粒子物理学には、制動放射と呼ばれるプロセスがあります。これは、小さな箱に詰め込まれた熱い粒子の束によって生成されるユニークな種類の放射線です。類推すると、高エネルギーの位置に電子を叩きつけると、それらはエネルギーと新しい粒子のシャワーでお互いを破壊します。その中には、ヒッグスとペアになったZボソンがあります。したがって、Higgsstrahlung。
380 GevのCLICは、Higgsstrahlung工場の並外れた存在になります。
トップクォークを超えて
新しい論文では、ポーランドのワルシャワ大学の物理学者であり、CLIC共同研究のメンバーであるAleksander Filip Zarneckiが、検出器と粒子衝突の高度なシミュレーションに基づいて、施設の設計の現状を説明しました。
CLICの希望は、クリーンで研究しやすい環境でできるだけ多くのヒッグスボソンを生成するだけで、粒子についてより多くを学ぶことができるということです。複数のヒッグスがありますか？彼らはお互いに話しますか？ヒッグスは、標準モデルの他のすべての粒子、つまり素粒子物理学の主力理論とどの程度強く相互作用しますか？
同じ哲学が、最もよく理解されておらず、最もまれなクォークであるトップクォークにも適用されます。トップクォークはもう一種なので、おそらくこれまであまり聞いたことがありません。これは最後に発見されたクォークであり、めったに見られません。初期段階でさえ、CLICは約100万のトップクォークを製造し、LHCや他の現代のコライダーを使用した場合に前例のない統計的パワーを提供します。そこから、CLICの背後にあるチームは、非常にまれに発生する、トップクォーク粒子がどのように崩壊するかを調査したいと考えています。しかし、100万人に達すると、何かを学ぶことができるかもしれません。
しかし、それだけではありません。確かに、ヒッグスとトップクォークを具体化することは1つのことですが、CLICのスマートな設計により、CLICは標準モデルの境界を超えてプッシュすることができます。これまでのところ、LHCは、新しい粒子と新しい物理学の探索に力を尽くしています。私たちを驚かせるのにまだ多くの年が残っていますが、時が経つにつれ、希望は減っていきます。
CLICは無数のヒッグスボソンとトップクォークを生で生成することにより、新しい物理学のヒントを探すことができます。エキゾチックな粒子や相互作用がある場合、これら2つの粒子の動作、崩壊、相互作用に微妙に影響を与える可能性があります。 CLICは暗黒物質、つまり天の進路を変える不思議な目に見えない物質の原因となる粒子を生成することさえあります。もちろん、施設はダークマターを直接見ることはできません（暗いので）。しかし、物理学者は、衝突イベントからエネルギーまたは運動量が失われたことを発見できます。
CLICが何を発見するのか誰が知っていますか？しかし、何があろうと、宇宙の既知の粒子を理解し、いくつかの新しい粒子を明らかにする機会を得るには、LHCを超えなければなりません。
ポール・M・サッター の天体物理学者です オハイオ州立大学、 たくさんの "宇宙飛行士に聞く" そして「宇宙ラジオ」、「宇宙でのあなたの場所."
