CERN发布关于未来环形对撞机（Future Circular Collider）可行性的报告
CERN 发布关于未来环形对撞机（Future Circular Collider）可行性研究报告
今天发布的这份报告，是关于一项研究项目可行性的调查报告，它将作为欧洲粒子物理战略的输入，并在未来几个月内由 CERN 理事会进行评估。
31 March, 2025
FCC-hh（质子-质子对撞机）隧道的艺术再现 (图片: PIXELRISE)
经过几年的紧张工作，CERN 和国际合作伙伴完成了一项研究，以评估未来环形对撞机 (FCC) 的可行性。该报告汇集了全球一千多名物理学家和工程师的专业知识，概述了与该项目潜在实施相关的各个方面。
FCC 是一项拟议的粒子对撞机，周长约 91 公里，有望在 2040 年代接替 CERN 目前的旗舰设备——27 公里长的大型强子对撞机（LHC）。其科学动机源于 2012 年发现的 Higgs boson，以及基础物理学中其他关键的未解决问题。
Higgs boson 是迄今为止发现的最简单但最令人困惑的粒子，其特性对我们的存在具有深远的影响。它与使电子等基本粒子在大爆炸后不到十亿分之一秒的时间内获得质量的机制有关，从而使原子和结构得以形成。它也可能与宇宙的命运有关，并可能揭示现代物理学中许多未解之谜。
正如《可行性研究报告》中所述，FCC 研究计划概述了两个可能的阶段：一个作为 Higgs, 电弱和顶夸克工厂的电子-正电子对撞机，在不同的质心能量下运行，随后是一个质子-质子对撞机，以约 100 TeV 前所未有的碰撞能量运行。每个阶段互补的物理计划符合欧洲粒子物理战略 2020 年更新版中设定的最高优先级。
该报告涵盖了与该项目潜在实施相关的广泛方面。这些包括物理目标、地质、土木工程、技术基础设施、领土和环境维度、加速器和探测器的研发需求、社会经济效益以及成本。
FCC 电子-正电子阶段的建设成本（包括隧道和所有基础设施）估计为 150 亿瑞士法郎。这项投资将从 2030 年代初开始，在大约 12 年的时间内分摊，包括土木工程、技术基础设施、电子和正电子加速器以及四个用于运行的探测器。与 LHC 的建设情况一样，大部分资金将来自 CERN 目前的年度预算。
CERN 承诺，该实验室的任何新项目都将成为可持续研究基础设施的典范，将生态设计原则融入到项目的每个阶段，从设计到施工、运营和拆除。该报告详细介绍了保持 FCC 环境足迹低的理念和途径，同时促进新技术以造福社会并发展领土协同效应，例如能源再利用。
FCC 可行性研究的一个主要组成部分是对撞机环和相关基础设施的布局和位置，这些都经过认真研究，以最大限度地提高科学效益，同时考虑到领土兼容性、环境和建设限制以及成本。在确定首选方案之前，共开发和分析了 100 多个方案：一个周长 90.7 公里，平均深度 200 米的环，有八个地面站点和四个实验。
在整个可行性研究过程中，CERN 一直得到其两个东道国法国和瑞士的支持，与地方、区域和国家层面的实体合作。正在根据东道国各自的框架准备与公众的互动过程，以确保与领土利益相关者进行建设性的对话。
该报告不意味着 CERN 成员国和准成员国对建造 FCC 有任何承诺，它将由各种独立的专家机构进行审查，然后由 CERN 理事会在 2025 年 11 月的专门会议上进行审查。理事会可能会在 2028 年左右决定是否继续进行 FCC 项目。
粒子对撞机在物理探索中发挥着独特的作用。它们还促进了在许多与社会相关的领域中前所未有的技术发展，从用于医疗应用的超导材料、聚变能源研究和电力传输到用于医疗和许多其他应用的高级加速器和探测器。
FCC 可行性研究是在欧洲粒子物理战略 2020 年更新版的建议之后启动的，并将作为战略持续更新的输入，以及科学界提出的替代项目研究。
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