미국 국립과학공학의학아카데미(NASEM)는 최근 미국이 입자를 되찾기 위해 20세기 중반까지 새로운 뮤온 충돌기를 건설할 것을 권고하는 보고서를 발표했다.물리학해당 분야의 선두 위치. 뮤온은 불안정하고 무거운 전자 입자이며, 충돌체는 이를 사용하여 고속으로 충돌하여 새로운 물리적 현상을 탐구합니다. 뮤온 충돌기는 기존 LHC(Large Hadron Collider)에 비해 이론적으로 더 낮은 비용으로 더 높은 에너지를 달성하고 더 효율적으로 새로운 입자를 생성할 수 있습니다.
현재 LHC에서는 양성자 충돌을 통한 연구를 진행하고 있는데 양성자는 복합입자이기 때문에 충돌 시 에너지의 일부만 반응에 참여한다. 뮤온은 충돌할 때 모든 에너지를 방출할 수 있는 기본 입자로, 100TeV 양성자 충돌기에 필적하는 10조 전자 볼트(TeV) 뮤온 충돌기를 만듭니다. 또한, 뮤온 질량은 더 작고 가속에 필요한 원형 궤도는 더 콤팩트해 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
그러나 뮤온은 수명이 극히 짧고, 충돌기는 매우 짧은 시간 내에 생성, 가속, 충돌을 완료해야 하므로 기술이 매우 어렵습니다. 보고서는 핵심 기술을 개발하고 실증 가속기를 구축하기 위해 즉시 R&D 프로그램을 시작할 것을 권장합니다. 이 권장 사항은 이전에 미국 입자 물리학 프로젝트 우선 순위 그룹(P5)에서 제안한 로드맵과 일치합니다.
보고서는 또 뮤온 충돌기가 건설되기 전에 미국이 유럽 입자 물리학 연구소인 CERN의 전자-양전자 충돌기 프로젝트에 참여해 대량의 힉스 보손을 생산하고 그 특성에 대한 심층적인 연구를 수행해야 한다고 권고했습니다. 또한 이 보고서는 암흑물질, 암흑에너지, 중성미자 등의 영역 탐사를 지원합니다.
그러나 이 프로그램은 예산 문제에 직면해 있습니다. 미국 연방정부는 현재 과학 연구 자금을 삭감하고 있으며, 뮤온 충돌기의 비용은 200억 달러로 예상됩니다. 에너지부와 국립과학재단은 연구 개발을 지원하기 위해 충분한 돈을 투자하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 보고서의 저자들은 이 아이디어가 환상이 아니라 미래 입자물리학의 중요한 방향이라고 믿습니다.