Future Circular Collider

Future Circular Collider (FCC, przyszły zderzacz kołowy) – projekt międzynarodowej infrastruktury badawczej CERN, która miałaby zastąpić Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) po zakończeniu jego programu naukowego. Preferowany wariant przewiduje tunel o obwodzie około 90,7 km pod obszarem Francji i Szwajcarii w rejonie Genewy. W pierwszym etapie miałby w nim działać zderzacz elektronów i pozytonów FCC-ee, a następnie mógłby go zastąpić zderzacz hadronów FCC-hh, przede wszystkim protonów[1][2].
W aktualizacji europejskiej strategii fizyki cząstek przyjętej 22 maja 2026 FCC-ee wskazano jako preferowany przyszły projekt flagowy CERN. Nie oznaczało to zatwierdzenia jego budowy. Rada CERN ma być gotowa do podjęcia decyzji w 2028 roku, po uwzględnieniu m.in. wykonalności naukowej, technicznej i finansowej oraz konsultacji w państwach gospodarzących laboratorium[3].
Historia i status projektu
[edytuj | edytuj kod]Studia nad FCC wynikły z zaleceń europejskiej strategii fizyki cząstek z 2013 roku, dotyczących przygotowania przyszłych przedsięwzięć po LHC. CERN rozpoczął międzynarodowy program studiów w 2014 roku; spotkanie inaugurujące zaplanowano na 12–15 lutego w Genewie. Wczesne koncepcje zakładały nowy tunel o obwodzie 80–100 km i zderzacz protonowy o energii zderzeń rzędu 100 TeV[4]. W opracowaniu z 2016 roku wariant protonowy opisywano jako FCC-pp, a dla FCC-ee podawano zakres energii około 0,1–0,4 TeV[5].
15 stycznia 2019 ogłoszono przekazanie do publikacji czterotomowego raportu projektu koncepcyjnego (Conceptual Design Report). Przewidywał on możliwość rozpoczęcia programu od zderzacza elektronowo-pozytonowego, a następnie wykorzystania tego samego tunelu dla maszyny protonowej[6]. Po aktualizacji europejskiej strategii w 2020 roku podjęto studium wykonalności FCC. Jego trzytomowy raport ogłoszono 31 marca 2025. Obejmował on fizykę i doświadczenia, akceleratory i infrastrukturę techniczną oraz budownictwo, realizację i zagadnienia środowiskowe[7][8].
Rada CERN rozpatrzyła wyniki studium 6–7 listopada 2025, po przeglądach dokonanych przez jej komitety i niezależnych ekspertów. Według oficjalnego komunikatu komitety ekspertów oceniły projekt jako technicznie wykonalny na podstawie przedstawionej dokumentacji i nie wskazały wówczas przeszkód wykluczających jego realizację. Rada podkreśliła jednak potrzebę dalszych prac nad lokalizacją, oddziaływaniem na środowisko, ryzykiem, niepewnością kosztów i zabezpieczeniem finansowania[7].
Aktualizacja strategii z maja 2026 utrzymała pełne wykorzystanie potencjału LHC i jego modernizacji jako najwyższy priorytet średnioterminowy, wskazując FCC-ee jako preferowane przedsięwzięcie w dłuższej perspektywie. Kierownictwo CERN zaproszono do rozmów z państwami członkowskimi i innymi potencjalnymi partnerami w celu opracowania wykonalnego planu finansowania[3]. Opublikowana we wrześniu strategia CERN na lata 2026–2030 również zakładała przygotowanie organizacji do ubiegania się o zgodę Rady na FCC-ee w 2028 roku[9].
Koncepcja i cele naukowe
[edytuj | edytuj kod]Infrastruktura i lokalizacja
[edytuj | edytuj kod]Planowany tunel miałby przebiegać pod francuskimi departamentami Górna Sabaudia i Ain oraz szwajcarskim kantonem Genewa. Koncepcja zakłada kolejno dwa zderzacze w tej samej infrastrukturze: FCC-ee i FCC-hh[10]. Preferowany wariant o obwodzie 90,7 km wybrano po analizie około stu możliwości przebiegu. Tunel znajdowałby się średnio około 200 m pod powierzchnią, częściowo pod Jeziorem Genewskim. Przewidziano osiem punktów dostępu z powierzchni, z których siedem znajdowałoby się we Francji, a jeden w Szwajcarii, oraz cztery punkty oddziaływania wiązek z detektorami[1][8].
FCC-ee
[edytuj | edytuj kod]FCC-ee miałby zderzać elektrony z pozytonami przy energiach zderzeń w układzie środka masy około 88–365 GeV. Różne energie pracy umożliwiałyby precyzyjne badania bozonu Z, bozonów W, bozonu Higgsa i kwarka t. Wytwarzanie dużych próbek tych cząstek oraz pomiary ich własności miałyby służyć sprawdzaniu przewidywań modelu standardowego i poszukiwaniu odstępstw wskazujących na nieznane dotąd zjawiska[2]. Określenie „fabryka Higgsa” odnosi się do planowanej produkcji dużej liczby bozonów Higgsa, umożliwiającej dokładniejsze badanie ich oddziaływań[6][8].
Przykładem prac nad technologią wstrzykiwania cząstek jest demonstrator źródła pozytonów P³ w Instytucie Paula Scherrera. W 2026 roku wykazano w nim współdziałanie układów wytwarzania, wychwytu i transportu pozytonów. Kolejnym zadaniem pozostawało zwiększenie intensywności wiązki do poziomu wymaganego dla FCC[11].
FCC-hh
[edytuj | edytuj kod]Ewentualny FCC-hh miałby po zakończeniu programu FCC-ee wykorzystywać ten sam tunel i znaczną część infrastruktury. Bazowy wariant opisany w materiałach studium wykonalności zakłada energię zderzeń protonów około 85 TeV przy zastosowaniu nadprzewodzących magnesów dipolowych o polu 14 T. Maszyna miałaby umożliwiać bezpośrednie poszukiwania cięższych cząstek, a także dalsze badania bozonu Higgsa. Rozpatrywano również program zderzeń ciężkich jonów[8][2].
Wcześniejszy cel 100 TeV wiązał się z inną konfiguracją i rozwojem dipoli o polu 16 T[12]. Zmiana przyjętej energii do około 85 TeV została w 2025 roku przedstawiona jako ostrożniejsze założenie związane z niepewnością rozwoju technologii magnesów[13].
Harmonogram i finansowanie
[edytuj | edytuj kod]Przedstawiane kalendarze pozostają warunkowe. Zakładają rozpoczęcie budowy w latach 30. XXI wieku, jeśli projekt zostanie zatwierdzony, i uruchomienie FCC-ee w latach 40. Publiczna oś czasu CERN wskazuje koniec tej dekady, podczas gdy część materiałów informacyjnych mówi o około 2045 roku. Późniejszy zderzacz hadronowy rozważano na lata 70. XXI wieku[1][8][13].
W zestawieniu opublikowanym przez M. Benedikta i F. Zimmermanna w 2026 roku bazowe nakłady na budowę FCC-ee dla pracy przy energiach badań bozonów Z, par W i produkcji Higgsa szacowano na 14,02 mld CHF, w cenach z 2024 roku. Kosztorys obejmował akceleratory, układy wstrzykiwania, roboty budowlane, infrastrukturę techniczną i zagospodarowanie terenu oraz 290 mln CHF wkładu CERN w cztery eksperymenty. Część kosztów tych eksperymentów przypadająca na instytucje spoza CERN wynosiła dodatkowo około 1,30 mld CHF, co dawało 15,32 mld CHF dla tak określonego zakresu inwestycji. Odrębnym wydatkiem była modernizacja układów przyspieszających i kriogenicznych umożliwiająca produkcję par kwark t–antykwark t, wyceniona na około 1,26 mld CHF[14]. Wrześniowa nota CERN przedstawiała sumę około 15,3 mld CHF w innym zakresie: jako 14,02 mld CHF powiększone o zaokrąglony koszt modernizacji top–antytop, bez pełnych wkładów pozostałych instytucji w eksperymenty. Jej wycenę wyrażono w stałych cenach grudnia 2024; modernizacja dotyczyła nadal FCC-ee, a nie FCC-hh[15].
Wkład CERN w doświadczenia nie pokrywał pełnego kosztu czterech detektorów, których większa część miałaby być finansowana przez międzynarodowe zespoły i uczestniczące instytuty. Kosztorys budowy FCC-ee nie obejmował jego eksploatacji ani realizacji późniejszego FCC-hh. Model finansowania pozostawał nieostateczny: rozważano wykorzystanie regularnego budżetu CERN, dodatkowych wkładów państw i partnerów zewnętrznych oraz darowizn. Deklaracje przyszłego wsparcia były uzależnione od dalszych decyzji i porozumień[15].
Zastrzeżenia do możliwości sfinansowania projektu zgłaszano jeszcze przed ukończeniem studium wykonalności. W maju 2024 Eckart Lilienthal, przedstawiciel niemieckiego Federalnego Ministerstwa Oświaty i Badań Naukowych, wskazywał na niepewność kosztów, brak zapewnionego udziału partnerów zewnętrznych i ograniczone możliwości zwiększania niemieckich nakładów. Przedstawione stanowisko zakładało potrzebę przygotowania również scenariusza bez FCC-ee[16]. Wątpliwości niemieckiego rządu dotyczące kosztów opisało w czerwcu tego roku także czasopismo „Nature”[17].
Środowisko i debata publiczna
[edytuj | edytuj kod]Wybór przebiegu tunelu i obiektów na powierzchni uwzględniał warunki geologiczne, istniejącą infrastrukturę, zabudowę oraz ograniczenia środowiskowe. Według materiałów CERN projektowanie prowadzono z zamiarem unikania oddziaływań, ograniczania tych, których nie da się uniknąć, oraz kompensowania pozostałych. Dalszych analiz wymagały m.in. prace budowlane, wykorzystanie wydobytego materiału, gospodarka wodna i zaopatrzenie w energię[18].
Nota CERN z września 2026 przewidywała dla FCC-ee maksymalne zapotrzebowanie na moc około 365 MW i roczne zużycie energii elektrycznej zależne od trybu pracy, od około 1,1 do 1,8 TWh, ze średnią około 1,3 TWh. Wartości te dotyczyły FCC-ee, a nie całego przyszłego kompleksu CERN[19]. W zaktualizowanej w tym samym miesiącu nocie dotyczącej wody potrzeby eksploatacyjne FCC-ee oceniono na około 1,9 mln m³ rocznie, przede wszystkim na potrzeby chłodzenia; łączne przyszłe zużycie CERN z FCC-ee szacowano na około 3,9 mln m³ rocznie. Były to prognozy projektowe, uwzględniające zastąpienie LHC przez FCC-ee, a nie wyniki pomiarów działającego FCC[20].
W 2026 roku przeprowadzono dwa odrębne procesy udziału publicznego. We Francji debata pod auspicjami Commission nationale du débat public (CNDP) trwała od 2 czerwca do 1 października. W Szwajcarii konsultacje z udziałem niezależnych gwarantów prowadzono od 18 maja do 2 października[21][22]. Na początku listopada 2026 sprawozdania z tych procesów pozostawały w przygotowaniu: CNDP zapowiadała publikację francuskiego sprawozdania do 1 grudnia, a CERN wyników obu procesów na początek grudnia. Ewentualna przyszła zgoda Rady CERN na projekt nie zastępowałaby procedur i zezwoleń wymaganych we Francji i Szwajcarii[23][22].
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- 1 2 3 Future Circular Collider. CERN. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- 1 2 3 Alain Blondel; Christophe Grojean; Patrick Janot; Srini Rajagopalan; Guy Wilkinson: The FCC integrated programme: a physics manifesto. arXiv, 2025. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- 1 2 The CERN Council decided to update the European Strategy for Particle Physics. CERN, 2026-05-22. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- ↑ CERN prepares its long-term future. CERN, 2014-02-06. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- ↑ Ryszard S. Romaniuk, Infrastruktura akceleratorowa FCC - 100 TeV, 1035 cm-2s-1, 100 km, „Elektronika — Konstrukcje, Technologie, Zastosowania” (7), 2016, s. 23–29, DOI: 10.15199/13.2016.7.7, ISSN 0033-2089 [dostęp 2026-11-03] (pol.).
- 1 2 International collaboration publishes concept design for a post-LHC future circular collider at CERN. CERN, 2019-01-15. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- 1 2 CERN Council reviews feasibility study for a next-generation collider. CERN, 2025-11-10. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- 1 2 3 4 5 FCC feasibility study complete. CERN Courier, 2025-05-16. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- ↑ CERN publishes its strategy and main objectives for the period 2026–2030. CERN, 2026-09-16. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- ↑
Treść dostępna na wolnej licencji CC BY 4.0 (oświadczenie o licencji): Plany budowy zderzacza nowej generacji. CORDIS — Komisja Europejska, 2023-05-09. [dostęp 2026-11-03]. (pol.). Tekst źródłowy został przeredagowany. Zmiany widoczne są w historii edycji artykułu. - ↑ Positrons pass test for the Future Circular Collider. CERN, 2026-08-26. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- ↑ M. Benedikt; A. Chance; B. Dalena; D. Denisov; M. Giovannozzi; J. Gutleber; R. Losito; M. Mangano; T. Raubenheimer; W. Riegler; V. Shiltsev; D. Schulte; D. Tommasini; F. Zimmermann: Future Circular Hadron Collider FCC–hh: Overview and Status. arXiv, 2022-03-16. s. 2. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- 1 2 Michael Banks: CERN releases plans for the ‘most extraordinary instrument ever built’. Physics World, 2025-04-02. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- ↑ M. Benedikt, F. Zimmermann, Future Circular Collider Integrated Programme, „EPJ Research Infrastructures”, 10, 2026, DOI: 10.1007/s41781-026-00162-x, artykuł 11 [dostęp 2026-11-03] (ang.).
- 1 2 CERN, Note d’éclairage — Coût, incertitudes et financement du projet FCC [online], wrzesień 2026, s. 2–3, 5–7 [dostęp 2026-11-03] (fr.).
- ↑ Eckart Lilienthal, Current view to FC @ CERN [online], Bundesministerium für Bildung und Forschung, 23 maja 2024, s. 3–4, 7–11 [dostęp 2026-11-03] (ang.).
- ↑ Davide Castelvecchi, CERN’s $17-billion supercollider in question as top funder criticizes cost, „Nature”, 630 (8017), 2024, s. 539–540, DOI: 10.1038/d41586-024-01671-8 [dostęp 2026-11-03] (ang.).
- ↑ CERN, RTE, Future Circular Collider project — Abridged version of the presentation document [online], 2026, s. 8–12 [dostęp 2026-11-03] (ang.).
- ↑ CERN, Note d’éclairage sur l’énergie [online], wrzesień 2026, s. 3–4 [dostęp 2026-11-03] (fr.).
- ↑ CERN, Note d’éclairage — L’eau et le CERN : situation actuelle et projections pour le FCC-ee — Mise à jour [online], wrzesień 2026, s. 3–4 [dostęp 2026-11-03] (fr.).
- ↑ The public consultation process for the Future Circular Collider (FCC) project begins in Switzerland and France. CERN, 2026-05-13. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- 1 2 Mattis Kennouche: The public consultation for the Future Circular Collider (FCC) project generates extensive dialogue with the local communities. CERN, 2026-10-14. [dostęp 2026-11-03]. (ang.).
- ↑ Le débat est terminé ! Et après ?. Commission nationale du débat public, 2026-10-01. [dostęp 2026-11-03]. (fr.).