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，解開物理學的秘密還不夠。最終，我們需要更大更強大的東西。

進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后的生命做準備。大型強子對撞機不會很快到達任何地方，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，質子 - 質子和離子 - 離子碰撞，可能發(fā)生電子 - 質子和電子 - 離子碰撞。”

“FCC概念設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物理知識和推動許多技術方面的巨大潛力，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，加速器復合體和基礎設施中受益匪淺，這些技術已經(jīng)發(fā)展了半個多世紀。”

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)，也是理論長期預測的發(fā)現(xiàn)。但是我們仍然不了解希格斯 - 玻色子，并且理解它需要比LHC更強大的粒子對撞機。物理學家認為，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質子對撞機將使用新一代超導磁體，并為研究物理提供了許多新的機會。它被設計為在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，試圖了解物質在反物質上的流行程度，并嘗試解釋中微子質量。

它甚至可以找到新的大質量粒子，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狀態(tài)。

如果建成，F(xiàn)CC將與LHC即日內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是提供一個100公里的超導質子加速器環(huán)，其能量高達100 TeV，比LHC強大一個數(shù)量級”，CERN加速器和技術總監(jiān)FrédérickBordry說。“聯(lián)邦通信委員會的時間表預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受益于粒子物理學界。“

“質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。一個大的質子對撞機將在這次探索中向前邁進，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，預計成本在90億歐元范圍內。如果一切按計劃進行，它將在2040年開始其物理計劃，就在High-Luminosity LHC結束時。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15至20年。然后，它將在20世紀50年代后期變成使用相同隧道的超導質子機器。這將花費額外的150億歐元。