В Японії планується створення лінійного коллайдера, наступника Великого Адронного Коллайдера
Великий Адронний Коллайдер (БАК), найпотужніший на сьогоднішній день у світі прискорювач частинок, відносно недавно почав працювати на користь земної науки і ще навіть не вийшов на повну потужність. Незважаючи на це вчені вже зараз почали планування споруди наступника БАК - Міжнародного Лінійного Коллайдера (International Linear Collider, ILC). За попередніми розрахунками, спорудження ILC обійдеться в суму від 10 до 20 мільярдів доларів, а розташовуватися цей прискорювач-колайдер буде найімовірніше в Японії.
Великий Адронний Коолайдер призначений для розгону часток-адронів до величезних швидкостей (енергій) і зіштовхування їх один з одним. Адрони - це частинки, що складаються з інших частинок, наприклад, протон складається з трьох кварків, двох верхніх кварків і одного нижнього кварка, які скріплюються між собою за допомогою глюонов. Кільцева структура БАК дозволяє ефективно розганяти частинки-адрони до величезних швидкостей, при цьому енергетичні витрати залишаються на прийнятному рівні.
Проблема кільцевої структури прискорювача полягає в тому, що її не можна ефективно використовувати для розгону хвильових і малих частинок, таких як електрони. Причини цього дуже складні, але найголовнішою з них є виникнення так званого синхротронного випромінювання (або магнітно-гальмівного випромінювання) при русі хвильових частинок по колу. На це випромінювання, яке лежить в області жорсткого рентгена електромагнітного спектра, витрачається левова частка енергії, закачиваемой в прискорювач.
Кількість втрат енергії на синхротронне випромінювання зменшуються при збільшенні маси розігнаних частинок, тому для БАК, який оперує протонами, ядрами свинцю та іншими важкими частинками, синхротронне випромінювання не є значущою проблемою. Але вже з такими частками, як електрон, маса якого в 1836 разів менше маси протона, синхротронне випромінювання стає справжньою проблемою.
Тому для прискорення легких частинок, таких як електрони і позитрони, замість кільцевих прискорювачів використовують лінійні прискорювачі, прискорювачі, в яких розганяються частинки рухаються по прямій лінії. Але, у зв'язку з тим, що у краще розганяється частинки є тільки одна можливість "пробігти" дистанцію лінійного прискорювача, потужності таких прискорювачів не можуть навіть наблизитися до потужностей кільцевих прискорювачів. Приміром, коли Великий Адронний Колайдер в 2014 році увійде в експлуатацію після модернізації, енергія зіткнень буде піднята до позначки в 14 Тев, а енергія лінійного коллайдера ILC досягне пікового рівня в 500 Гев навіть при довжині його розгінної частини в 31 кілометр.
З урахуванням всього вищесказаного виникає логічне питання, навіщо витрачати купу грошей і зусиль на створення прискорювача, потужність якого в 28 разів нижча потужності вже існуючого прискорювача? Відповідь на це досить простий. Коли в кільцевому прискорювачі "розбиваються" адрони, частинки, що складаються з інших частинок, левова частка енергії зіткнення передається більш маленьким часток, що розлітаються, стикаються і "розбиваються" теж. Тому іноді стає дуже складно або практично неможливо що-небудь з'ясувати чи відшукати сліди нової частинки в цій мішанині, у цій "каші" з частинок і випромінювань. Тому прискорення і "розбивання" простих частинок може забезпечити більш чисті експерименти, в яких цікавлять явища не будуть "захаращені" побічними явищами і їх шумами.
Таким чином, лінійний прискорювач ILC буде чимось на зразок "хірургічного скальпеля" ядерної фізики. Коли на БАК або іншому прискорювачі буде виявлено що-небудь цікаве, наприклад, нова частинка, прискорювач ILC дозволить провести точні і тонкі вимірювання маси цієї частки, її заряду, моменту обертання і інші характеристики. Цілком ймовірно, що саме лінійний прискорювач дозволить вперше зареєструвати і вивчити "суперсиметричні" частинки темної матерії, які, цілком можливо, і народжуються в надрах коллайдера БАК, але зареєструвати і виділити їх там абсолютно неможливо.
В даний час Японія є найбільш підходящим кандидатом на роль країни, в якій буде створено прискорювач ILC, завдяки тому, що Японія готова покрити половину всіх витрат, в той час, як США і Європа переживають великі фінансові труднощі. В даний час вже розроблено основний дизайн конструкції лінійного прискорювача ILC, але до того моменту, коли буде прийнято рішення про початок та місце його будівництва пройде ще мінімум кілька років, від семи до десяти років. Згідно з попередніми планами, перше включення лінійного прискорювача ILC заплановано на 2025 рік або на більш пізній термін.