欧洲正在推进计划，在法国和瑞士的乡村地下建造一台长 91 公里、耗资 150 亿瑞士法郎（170 亿美元）的超级对撞机。这台机器将使研究人员能够详细研究希格斯玻色子。但科学家们正面临压力，要说服资助者，在大型强子对撞机 (LHC) 没有发现新物理学的情况下，如此巨大的投资是值得的。
欧洲核子研究中心未来环形对撞机 (FCC) 可行性中期研究报告披露了欧洲核子研究中心的计划详情。未来环形对撞机 (FCC) 将比其前身、位于瑞士日内瓦附近欧洲粒子物理实验室欧洲核子研究中心的 27 公里长的 LHC 更庞大。
该研究的第一阶段 — 重点是确定这种机器可能在欧洲核子研究中心区域的何处以及如何建造 — 发现“没有技术或科学上的障碍”会阻止其建造，欧洲核子研究中心理事会主席、该组织的理事机构埃利泽·拉比诺维奇在 2 月 5 日的新闻发布会上表示。
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这台机器的建造可能最早于 2033 年开始，这将需要挖掘一条大约 200 米深的圆形隧道。这条 91 公里长的隧道，设计建议应被四个实验大厅中断，将环绕比伊利诺伊州芝加哥更大的区域。理事会在 2 月 2 日审查了该报告，但该文件本身尚未公开。完整的研究报告将于明年发布，预计在 2028 年之前对该项目做出批准或不批准的决定。
欧洲核子研究中心前总干事克里斯·卢埃林·史密斯表示，他对不公布中期报告的决定感到困惑，但他认为欧洲核子研究中心走在正确的轨道上，“毫无疑问。”
“许多细节已经得到补充，” 但总体概念仍然保持一致，这“非常令人放心，” 英国牛津大学物理学家卢埃林·史密斯补充道。
粒子碰撞
计划中的机器将从 2045 年左右开始将电子与其反物质伙伴正电子碰撞，目的是精确生成和研究约一百万个希格斯玻色子。许多物理学家认为，研究这个 2012 年发现的且与众不同的粒子，代表了物理学在标准模型中找到裂缝的最强机会，标准模型是一个非常成功但不完整的粒子和力模型。
物理学家在 2020 年呼吁对 FCC 的可行性进行研究，作为称为欧洲粒子物理战略的优先事项工作的一部分。欧洲核子研究中心总干事法比奥拉·贾诺蒂告诉记者，该战略发现 FCC 是其考虑的“最引人注目的科学仪器”。
建造 FCC 远非易事。贾诺蒂补充说，150 亿瑞士法郎的价格标签的大部分将由欧洲核子研究中心现有预算承担。但该项目仍将需要欧洲核子研究中心正式成员国以及美国和日本等其他国家的财政捐款。简报会没有提供有关这些成本可能有多少的任何信息。“他们似乎在回避给出具体数字，例如成本，以及非成员国可能分担多少，” 位于华盛顿州东桑德的物理历史学家迈克尔·里奥丹说。
更多巨型对撞机
与此同时，世界各地正在进行其他 “希格斯工厂”设计。日本政府已表示有兴趣主办长期计划的国际直线对撞机，而中国正在设计一台名为环形正负电子对撞机的环形机器。贾诺蒂表示，欧洲粒子物理战略发现，FCC 比直线对撞机具有更大的物理潜力，因为它能够以更高的速率产生希格斯玻色子，并且相同的隧道稍后可以用于能量更高的质子对撞机。
并非粒子物理学界的每个人都赞成欧洲核子研究中心提出的机器。意大利帕多瓦大学的粒子物理学家多纳泰拉·卢凯西不同意该组织对 FCC 的关注。“我不认为这对我们的社区、对科学和其他原因有好处。” 卢凯西是一个团队的成员，该团队正在研究未来对撞机的替代技术，该技术基于碰撞μ子束而不是电子或质子。
贾诺蒂说，建造 FCC 不会阻止欧洲核子研究中心为μ子对撞机做出贡献，美国科学家中有影响力的一个小组在 12 月表示应该探索该设施。μ子比电子重得多，可以进行更高能量的碰撞。但目前尚无人知晓建造μ子对撞机是否可行。“当然，如果我们的美国同事计划在美国建造一个新的对撞机，我们现在将与他们合作，但这与 FCC 的时间表完全不同，”她说。
一些科学家认为，建造如此巨型对撞机的成本超过了其收益，尤其是在理论没有明确指导应该发现什么的情况下。“的确，目前，我们没有关于我们应该寻找什么的明确理论指导，” 贾诺蒂说，但她说这是支持建造新机器的理由。“这些仪器将使我们能够朝着解决这个问题迈出一大步，同时也告诉我们什么是正确的问题，”她说。
本文经许可转载，最初于 2024 年 2 月 6 日在首次发布。