歐洲粒子研究所公布了一個新粒子加速器的計劃,耗資150億歐元

2020-12-04 玻璃小帥

宇宙中一些最深的秘密被緊緊地鎖在一起，需要一種全新的亞原子大災難來將它們釋放出來。

為了釋放這種力量，歐洲物理學家們想建造一個粒子加速器來對抗這些封鎖，這將使著名的27公裡（16.7英裡）大型強子對撞機（LHC）看起來像是一個高中的科學實驗。

歐洲核研究組織（CERN）的官員剛剛公布了一項研究的結果，該研究將為粒子物理下一章的設計和建造提供依據。

他們的計劃始於一臺100公裡（62英裡）周長的圓形對撞機，耗資90億歐元（100億美元）。

目前，它被簡單地稱為未來的環形對撞機（fcc）。一旦它在未來幾十年的某個時候開始尋找新的物理學，它可能會有一個不同的名字。

但不管怎樣，下一代加速器都應該幫助我們像以前一樣破解物質。

歐洲粒子物理研究所目前的對撞機之王，大型強子對撞機，是日內瓦附近瑞士-法國邊界上粒子加速器的一個綜合體。

它的超導磁環將相反的質子流推向0.9999990光速，為每一個質子流提供6.5萬億電子伏的能量，足以將各種粒子從它們的撞擊中凝聚出來。

其中最著名的是希格斯玻色子，這是一種在20世紀60年代首次預測會導致質量損失的粒子，最終在2012年被實驗證實。

它的發現完成了構成現實基本組成部分的一組預測對象，我們稱之為標準模型。

但即使模型得到了確認，我們的探索也遠未結束。我們還有很多大問題要解決，而目前的技術還不能提供我們需要回答的證據。

為什麼與其他力相比，重力如此微弱？中微子的微小質量是從哪裡來的？為什麼希格斯玻色子那麼輕？宇宙的反物質都在哪裡？我們稱之為暗物質的東西的真正性質是什麼？

不過，在第一階段，歐洲粒子物理研究所（CERN）正在計劃一個不那麼雄心勃勃的計劃——一個將電子與反物質正電子碰撞的機器。

這與大型強子對撞機將質量大於電子的強子對撞所能達到的效果是不同的；強子的組成——由膠子連接在一起的三個夸克——在碰撞後也留下了更多的混亂。

有趣的是，聯邦通信委員會第一階段使用的能量甚至不會像大型強子對撞機那樣高，但它們仍然會比以前為這些粒子所取得的任何成果都要高。足夠產生希格斯玻色子，最終結果將更容易分析。

然而，最終增加一個成熟的100公裡質子加速器將需要另外150億歐元的投資，所以我們不能指望它至少在本世紀中葉開始營業。

同時，中國也有自己的計劃。其300億元人民幣（43億美元）的圓形正負電子對撞機（CEPC）最早將於2030年投入使用，搶先解決了標準模型中發現缺陷所需的大量統計數據。

如果政府確信希格斯粒子加速器值得投資的話，日本可能也會發展他們自己的版本。

撇開希格斯粒子不談，大型強子對撞機並沒有達到預期，未能像物理學家所希望的那樣提供大量新粒子的跡象。

說服利益相關者支持這個將比以往任何時候都困難，但我們不能等待他們開始。

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