pp加速器（欧洲将建超高能对撞机）

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希格斯玻色子（上帝粒子）的现世，增加了我们认识物质的精确度，也大大扩展了人类对基础物理学的理解，而上帝粒子的发现正是得益于欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（Large Hadron Collider, LHC）。LHC是迄今最大、能量最高的粒子加速器，总长约27公里，能够将两束质子束分别加速到14TeV（14万亿电子伏特）的超高能量状态，并使之对撞，这一能量状态甚至可以比拟宇宙大爆炸后不久的状态。

虽然这个位于欧洲瑞法交界处的大型强子对撞机建成仅仅10周年，仍然具有相当的科研价值与实用意义，但物理学家们并不满足于此，已经开始着手开启下一代更大型的粒子对撞机的建设——未来环形对撞机（Future Circular Collider, FCC）。这一项目已通过欧洲“地平线2020”计划并得到了欧盟的大力支持。

本月（2019年1月）初，新一代超高能强子对撞机FCC项目的概念设计报告已经发布，由150所世界各地的大学、研究机构和工业合作伙伴的1300名研发者共同完成。在历时5年研究的共四卷设计报告中，FCC的加速器设计规模长达100公里，几乎是原LHC的四倍之长。

目前在运行的HE-LHC采用最新pp加速器，能量峰值已经达到了初始HL-LHC能量的两倍（27TeV），集成光度是HL-LHC的三倍，但是这远不及即将建设的FCC所能达到的能量。研究人员预计FCC粒子碰撞能量将达到HL-LHC的10倍（至少为100TeV），这将使科学家能够研究希格斯玻色子和其它粒子之间的相互作用，帮助我们通过粒子碰撞来理解早期宇宙中物质的行为，甚至可以在更高的能量下寻找新的大质量粒子，是当之无愧的世界最强粒子碰撞机。

欧洲核子研究中心总干事Fabiola Gianotti表示，“FCC概念设计报告是一项了不起的成就，它表明了联邦通信委员会在提高我们对基础物理知识的理解和推动对社会产生广泛影响的技术方面的巨大潜力。”目前，FCC项目计划建造初始的正负电子对撞机，在15-20年后可能进一步升级为质子对撞机。此外，这一过程中还将继续在欧洲粒子物理战略的背景下与其他发展方案（如紧凑型直线对撞机（CLIC））进行深入对比讨论。

​其实近年来，我国也在着手建设自己的对撞机。中国高能物理所（IHEP）主导的圆形正负电子对撞机（Circular Electron–Positron Collider, CEPC）的环形隧道长度同样达到了100公里量级，能量则将是现有的LHC的6-7倍。目前，我国的CEPC正在等待最终审批结果，有希望于2022年开工建设。

值得一提的是，对于我国的这一计划，著名物理学家、1957年诺贝尔物理学奖得主杨振宁先生曾提出了反对的看法，并于2016年与著名华裔数学家丘成桐展开了一场激烈辩论。杨振宁认为，我国目前仍是发展中国家，CEPC的造价超400亿元，后期升级质子对撞机的费用更高达1000亿元，这将对我国其他基础学科的经费造成挤压，不利于总体发展。

不过，CEPC的建设无疑将成为我国在高能物理领域达到国际领先地位的一个难得机遇。未来世界的高能物理领域可能将形成以中国和欧洲为代表的两极格局，彼此竞争，促进发展。

作者/朱张航宇

阅读全文 发布于 2022-11-09 03:11:05 pp加速器

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