CERN下一代粒子對(duì)撞機(jī)計(jì)劃獲十億美元資助，擬建56英里隧道

擬議中的"未來(lái)環(huán)形對(duì)撞機(jī)"的規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到目前大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的近三倍。

在其歷史性的一刻，歐洲核子研究中心（CERN）已收到10億美元的私人捐贈(zèng)，用于支持未來(lái)環(huán)形對(duì)撞機(jī)的研發(fā)。這項(xiàng)慈善支持標(biāo)志著該機(jī)構(gòu)72年資金歷史的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，旨在為這個(gè)預(yù)計(jì)耗資180億美元的項(xiàng)目彌補(bǔ)資金缺口。捐款方包括"科學(xué)突破獎(jiǎng)"基金會(huì)、埃里克與溫迪·施密特基金以及億萬(wàn)富翁企業(yè)家約翰·埃爾坎和澤維爾·尼爾。他們?cè)?025年12月底共同承諾提供總計(jì)10億美元，以啟動(dòng)該項(xiàng)目。FCC被視為大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的"潛在繼任者"。

歐洲核子研究中心總干事法比奧拉·賈諾蒂表示："這是歷史上首次有私人捐助者希望與歐洲核子研究中心合作，建造一個(gè)非凡的研究?jī)x器，使人類在對(duì)基礎(chǔ)物理和宇宙的理解上向前邁進(jìn)一大步。我深深感謝他們的慷慨、遠(yuǎn)見以及對(duì)知識(shí)和探索的堅(jiān)定承諾。"賈諾蒂在2025年12月18日早些時(shí)候的新聞稿中補(bǔ)充道。

FCC計(jì)劃詳情

擬建的FCC預(yù)計(jì)將擁有一個(gè)長(zhǎng)達(dá)90.7公里、深埋地下200米的巨大隧道，其規(guī)模幾乎是目前大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的三倍。待歐洲核子研究中心理事會(huì)在2028年做出最終決定后，初始的電子-正電子對(duì)撞階段預(yù)計(jì)于2030年開始建設(shè)，很可能在2047年投入運(yùn)行。

這項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的努力旨在接替"高亮度大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)"，為高精度粒子研究提供專用環(huán)境，直至21世紀(jì)60年代初。FCC項(xiàng)目遵循兩階段科學(xué)路線圖：首先，F(xiàn)CC-ee將作為"希格斯粒子工廠"，產(chǎn)生一百萬(wàn)希格斯粒子，以比LHC高十倍的精度分析其特性；大約在2073年，它將被FCC-hh取代，后者是一臺(tái)高能"發(fā)現(xiàn)機(jī)器"，設(shè)計(jì)用于以85萬(wàn)億電子伏特的能量對(duì)撞質(zhì)子。據(jù)報(bào)道，第二階段的目標(biāo)是在本世紀(jì)末之前尋找全新的粒子。

中國(guó)類似項(xiàng)目進(jìn)展停滯

FCC的發(fā)展勢(shì)頭緊隨其主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手遭遇的重大挫折。多年來(lái)，中國(guó)提議建設(shè)的環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)被視為可能搶先歐洲一步的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。然而，中國(guó)政府最近未將CEPC項(xiàng)目納入2026-2030年"十五五"規(guī)劃。如果屆時(shí)FCC未獲正式批準(zhǔn)，中國(guó)可能在2030年重新考慮該項(xiàng)目。隨著中國(guó)項(xiàng)目暫時(shí)擱置，歐洲核子研究中心現(xiàn)在可以明確保持其世界物理學(xué)中心的地位。此外，中國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目的暫停可能為以ITER為模式的合作打開大門。在此框架下，中國(guó)可以為FCC貢獻(xiàn)關(guān)鍵組件和工業(yè)技術(shù)專長(zhǎng)。

新任歐洲核子研究中心總干事馬克·湯姆森面臨著雙重挑戰(zhàn)：一方面要為FCC項(xiàng)目開辟外交路徑，另一方面要監(jiān)督當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模升級(jí)改造。同時(shí)，湯姆森的當(dāng)務(wù)之急是2026年6月關(guān)閉LHC，以開始"高亮度大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)"的升級(jí)工作。

這項(xiàng)雄心勃勃的項(xiàng)目將用先進(jìn)的鈮錫超導(dǎo)磁體替換加速器中近90%的聚焦系統(tǒng)。到2030年，該系統(tǒng)將能夠?qū)⒘Ｗ邮鴶D壓至直徑僅10微米，從而顯著提高對(duì)撞率。

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