CERN計劃制造更大的粒子碰撞器

歐洲核子研究組織歐洲核子研究中心(CERN)希望建造一種能夠使大型強子對撞機(LHC)相形見絀的粒子對撞機。大型強子對撞機已經(jīng)取得了重要的發(fā)現(xiàn)，并計劃對其動力進(jìn)行升級，以確保它在未來繼續(xù)處理物理問題。但最終，解開物理學(xué)的秘密還不夠。最終，我們需要更大更強大的東西。

進(jìn)入未來的圓形對撞機(FCC)。聯(lián)邦通信委員會將超過LHC的功率一個數(shù)量級。1月15日，F(xiàn)CC合作發(fā)布了概念設(shè)計報告(CDR)，為CERN未來的圓形對撞機提供了選項。

聯(lián)邦通信委員會是歐洲核子研究中心未來路線圖的一部分。2014年，歐洲核子研究中心開始研究FCC概念，為LHC后的生命做準(zhǔn)備。大型強子對撞機不會很快到達(dá)任何地方，實際上它現(xiàn)在正在升級。但是它能做什么是有限的，并且限制了它的強大程度。最終它將需要一個繼任者。

目前，這份報告都是關(guān)于戰(zhàn)略和流程的。根據(jù)歐洲核子研究中心的一份新聞稿，歐洲應(yīng)該“在下一次戰(zhàn)略更新時能夠在歐洲核子研究中心提出雄心勃勃的LHC后加速器項目”。它還說，“FCC將以前所未有的能量和強度提供電子 - 正電子，質(zhì)子 - 質(zhì)子和離子 - 離子碰撞，可能發(fā)生電子 - 質(zhì)子和電子 - 離子碰撞。”

“FCC概念設(shè)計報告是一項了不起的成就。它顯示了聯(lián)邦通信委員會在提高我們對基礎(chǔ)物理知識和推動許多技術(shù)方面的巨大潛力，并對社會產(chǎn)生了廣泛的影響， “歐洲核研究組織總干事法比奧拉吉亞諾蒂說。“在提出新的艱巨挑戰(zhàn)的同時，聯(lián)邦通信委員會將從CERN的專業(yè)知識，加速器復(fù)合體和基礎(chǔ)設(shè)施中受益匪淺，這些技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了半個多世紀(jì)。”

該公告的重點是在大型強子對撞機上發(fā)現(xiàn)希格斯 - 玻色子。這是一個了不起的發(fā)現(xiàn)，也是理論長期預(yù)測的發(fā)現(xiàn)。但是我們?nèi)匀徊涣私庀８袼?- 玻色子，并且理解它需要比LHC更強大的粒子對撞機。物理學(xué)家認(rèn)為，希格斯 - 玻色子可以為物理開辟一扇新的大門，但打開那扇門需要更強大的粒子對撞機。

FCC質(zhì)子對撞機將使用新一代超導(dǎo)磁體，并為研究物理提供了許多新的機會。它被設(shè)計為在100 TeV和更高的能量下執(zhí)行，這意味著它將允許研究Higgs粒子以極高的精度相互作用。

新的粒子對撞機還將利用其能量來探測暗物質(zhì)，試圖了解物質(zhì)在反物質(zhì)上的流行程度，并嘗試解釋中微子質(zhì)量。

它甚至可以找到新的大質(zhì)量粒子，并且可以徹底探索電磁 - 對稱性破壞在我們宇宙歷史中的作用。聯(lián)邦通信委員會還將碰撞重離子，維持豐富的重離子物理計劃，以研究早期宇宙中的物質(zhì)狀態(tài)。

如果建成，F(xiàn)CC將與LHC即日內(nèi)瓦盆地位于同一地點。新的粒子對撞機直徑在80到100公里(50到62英里)之間。

“聯(lián)邦通信委員會的最終目標(biāo)是提供一個100公里的超導(dǎo)質(zhì)子加速器環(huán)，其能量高達(dá)100 TeV，比LHC強大一個數(shù)量級”，CERN加速器和技術(shù)總監(jiān)FrédérickBordry說。“聯(lián)邦通信委員會的時間表預(yù)計從電子正電子機器開始，就像LEP先于LHC一樣。這將使豐富的計劃在整個二十一世紀(jì)受益于粒子物理學(xué)界。“

“質(zhì)子對撞機已成為幾代人以最小規(guī)模投資新物理的首選工具。一個大的質(zhì)子對撞機將在這次探索中向前邁進(jìn)，并決定性地將物理計劃擴展到大型強子對撞機和可能的電子 - 正電子對撞機提供的結(jié)果之外。“歐洲核子研究中心研究與計算主任埃克哈德埃爾森說。

新的粒子對撞機將是一個龐大的工程項目。對于100公里的隧道，預(yù)計成本在90億歐元范圍內(nèi)。如果一切按計劃進(jìn)行，它將在2040年開始其物理計劃，就在High-Luminosity LHC結(jié)束時。起初，粒子對撞機將作為電子 - 正電子對撞機運行，并為物理界服務(wù)15至20年。然后，它將在20世紀(jì)50年代后期變成使用相同隧道的超導(dǎo)質(zhì)子機器。這將花費額外的150億歐元。