Óriás részecskegyorsító a Holdon?

A világ első részecskegyorsítóját Ernest Lawrence és Stanley Livigstone fiatal kaliforniai kutatók építettek még 1930-ban, a Kaliforniai Egyetem Berkeley-i kampuszának területén. Azóta azonban hatalmasat fejlődött a világ. Jelenleg bolygónk legnagyobb gyorsítója az LHC (Large Hadron Collider – Nagy Hadronütköztető), a 27 kilométeres kerületű gyűrű, amelynek csúcsenergiája 13 TeV (teraelektronvolt, vagyis billió elektronvolt). Már ez a szerkezet is hatalmas segítséget ad a fizikusoknak, azonban egy új elképzelés szerint a Holdon még ennél is nagyobb épülhetne.

James Beacham a Duke Egyetem, és Frank Zimmermann  (aki évek óta foglalkozik a jövő részecskegyorsítóival), a CERN kutatója egy olyan gyorsító terveivel végeztek számításokat, amely a Holdat 11 ezer kilométer kerületű gyűrűben fogná körbe. A gyorsítónak nevet is adtak: CCM (Circular Collider on the Moon), ami a Hold körüli kerek ütköztető angol nevének betűszava. Az arXiv preprint szerveren (vagyis nem hivatalos folyóirati közlésben, csak amolyan előzetesként) közzé tett tanulmányukban alaposan körbejárták a holdi építkezés és üzemeltetés problémakörét. A két kutató most arra jutott, hogy a számos, különböző országok és intézmények által a jövőben építendő új generációs, földi részecskegyorsítók után nemzetközi összefogással egy nagyságrendekkel nagyobb és a fizikusok számára sokkal többet nyújtót lehetne építeni.

Számos olyan, következő generációs nagy ütköztetőt terveznek világszerte, amelyek már az LHC energiáját megtöbbszörözve 80-120 esetleg 500 TeV energiával működhetnének, azonban akár ezek is túl gyengék lehetnek az eddig még ismeretlen, „soron következő” részecskék felfedezéséhez. A két kutató elképzelése ezt a problémát célozza meg, ugyanis a CCM holdi gyorsító-ütköztető berendezése 14 PeV (petaelektronvolt, vagyis billiárd – ezerbillió – elektronvolt) energiát érhetne el, ez pedig nagyságrendekkel több a jövőbeli földi eszközöknél. Elképzelni se igazán tudjuk ezeket a mértékeket!

A holdi gyorsítót a Hold felszíne alá néhány tucat vagy pár száz méterrel kellene építeni, ezzel elkerülhető volna a nappali és éjszakai hőmérséklet-változás, a kisebb becsapódások, vagy épp a kozmikus sugárzás hatása. A gyorsító energiaellátását a Holdon építendő napelemekből oldanák meg, ezt a kutatók úgy képzelik el, hogy a holdi egyenlítőt kb. 100 km szélességben körbefognák a napelemek. Ezek az elképzelések, a megvalósításukhoz szükséges tudományos ismeretekkel és technológiai fejlesztésekkel együtt valamikor századunk végén tennék lehetővé a gyorsító megépítését, és a 22. század elején az üzemeltetését.