Future Circular Collider (FCC) je ambiciózní projekt navrhovaného urychlovače částic v CERN, který by mohl být nástupcem současného LHC. Plánuje se jako vícefázový program: nejprve FCC-ee, elektron-pozitronový urychlovač určený k extrémně přesným měřením vlastností částic Standardního modelu, především Higgsova bosonu a částic Z a W. I velmi malá odchylka od očekávaných výsledků zde může být náznakem nové fyziky. V další fázi by následoval FCC-hh, proton-protonový urychlovač s energií několikanásobně vyšší než LHC, který by umožnil přímé hledání nových těžkých částic.

Schematická mapa znázorňující možné umístění budoucího kruhového urychlovače (Kredit: CERN)

FCC-ee nabídne unikátní možnosti v tvz. flavour physics, zejména ve studiu vzácných rozpadů B-mezonů a ve fyzice tau-leptonů. Další důležitou výhodou je možnost přímé detekce lehkých, slabě interagujících částic mimo Standardní model, například kandidátů na temnou hmotu.

Naše skupina se do tohoto projektu zapojuje prostřednictvím vývoje nového typu elektromagnetického kalorimetru založeného na kapalném argonu. Tento kalorimetr se vyznačuje inovativním designem s rovnými vyčítacími deskami, které umožňují velmi jemnou segmentaci. Díky tomu je možné využívat pokročilé rekonstrukční metody, včetně strojového učení, pro detailní rozpoznávání a klasifikaci sprškek částic. 

V současnosti připravujeme prototyp detektoru a paralelně se věnujeme fyzikálním studiím zaměřeným na scénáře za hranicemi Standardního modelu. Příkladem jsou axion-like particles, kandidáti na temnou hmotu, jejichž detekce by byla v našem kalorimetru možná díky jeho vysokému rozlišení.

Kontakty:

• Jana Faltová
• Filomena Sopková

Publikace:

[1] FCC Collaboration, Future Circular Collider Feasibility Study Report Volume 1: Physics and Experiments, https://arxiv.org/abs/2505.00272

[2] FCC Collaboration, CERN Yellow report: Vol. 2 (2022): Conceptual design of an experiment at the FCC-hh, a future 100 TeV hadron collider, CERN-2022-002.

[3] FCC Collaboration, FCC-hh: The Hadron Collider : Future Circular Collider Conceptual Design Report, Volume 3, Eur.Phys.J.ST 228 (2019) 4, 755-1107