Die National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM) haben kürzlich einen Bericht veröffentlicht, in dem sie den Vereinigten Staaten empfehlen, bis zur Mitte dieses Jahrhunderts einen neuen Myonenbeschleuniger zu bauen, um das Teilchen zurückzugewinnenPhysikSpitzenposition auf diesem Gebiet. Myonen sind instabile schwere Elektronenteilchen, die in Collidern mit hoher Geschwindigkeit kollidieren, um neue physikalische Phänomene zu erforschen. Im Vergleich zum bestehenden Large Hadron Collider (LHC) kann der Myon Collider theoretisch eine höhere Energie zu geringeren Kosten erreichen und neue Teilchen effizienter produzieren.
Derzeit führt der LHC Forschung durch Protonenkollisionen durch, aber Protonen sind zusammengesetzte Teilchen und nur ein Teil der Energie ist an der Reaktion während der Kollision beteiligt. Myonen sind Elementarteilchen, die bei einer Kollision ihre gesamte Energie freisetzen können, wodurch ein 10-Billionen-Elektronenvolt-(TeV)-Myonenbeschleuniger mit einem 100-TeV-Protonenbeschleuniger vergleichbar ist. Darüber hinaus ist die Myonenmasse kleiner und die für die Beschleunigung erforderliche Kreisbahn kompakter, was die Kosten erheblich senken kann.
Allerdings haben Myonen eine extrem kurze Lebensdauer und der Collider muss die Erzeugung, Beschleunigung und Kollision in sehr kurzer Zeit abschließen, was die Technologie äußerst schwierig macht. Der Bericht empfiehlt den sofortigen Start eines F&E-Programms zur Entwicklung von Schlüsseltechnologien und zum Bau von Demonstrationsbeschleunigern. Diese Empfehlung steht im Einklang mit der Roadmap, die zuvor von der US Particle Physics Project Priority Group (P5) vorgeschlagen wurde.
Der Bericht empfiehlt außerdem, dass sich die Vereinigten Staaten vor dem Bau des Myon-Beschleunigers am Elektron-Positron-Beschleunigerprojekt am CERN, dem europäischen Labor für Teilchenphysik, beteiligen, um große Mengen an Higgs-Bosonen zu produzieren und ihre Eigenschaften eingehend zu untersuchen. Darüber hinaus unterstützt der Bericht die Erforschung von Bereichen wie Dunkle Materie, Dunkle Energie und Neutrinos.
Allerdings steht das Programm vor Budgetproblemen. Die US-Bundesregierung kürzt derzeit die Mittel für die wissenschaftliche Forschung und der Myonenbeschleuniger wird voraussichtlich 20 Milliarden US-Dollar kosten. Das Energieministerium und die National Science Foundation könnten Schwierigkeiten haben, genügend Geld für die Unterstützung von Forschung und Entwicklung bereitzustellen. Dennoch glauben die Autoren des Berichts, dass es sich bei dieser Idee nicht um eine Fantasie, sondern um eine wichtige Richtung für die zukünftige Teilchenphysik handelt.