位于日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）全長 27 公里，是世界上最大、最強(qiáng)大的粒子加速器。大型強(qiáng)子對撞機(jī)于 2008 年投入使用，除其他重大發(fā)現(xiàn)外，它還在 2012 年證實了希格斯玻色子的存在，而這種粒子在理論上已經(jīng)存在了 50 年*。

盡管令人印象深刻，但大型強(qiáng)子對撞機(jī)的壽命已接近尾聲。科學(xué)家（利用統(tǒng)計模型）估計，它的發(fā)現(xiàn)潛力將在 2040-2045 年左右達(dá)到極限。負(fù)責(zé) FCC 可行性研究的團(tuán)隊成員 Yann Léchevin 說，下一步就是 "FCC，即未來環(huán)形對撞機(jī)"。今年春天，歐洲核子研究中心公布了這項仍在進(jìn)行中的研究的新細(xì)節(jié)，證實了物理學(xué)家們的目標(biāo)遠(yuǎn)比LHC更為宏大。

如果按照目前的計劃建造，F(xiàn)CC 環(huán)將綿延 91 公里，是大型強(qiáng)子對撞機(jī)長度的三倍多。它將環(huán)繞日內(nèi)瓦，并從日內(nèi)瓦湖下穿過。因此，它需要比大型強(qiáng)子對撞機(jī)管道埋得更深。“深度在150到450米之間，”Yann Léchevin解釋道，“具體深度仍在研究中。”

八個帶有豎井的地點將為建筑工程、實驗準(zhǔn)備以及電力、冷卻、空氣和通信管道提供進(jìn)入環(huán)形空間的通道。“將挖掘四個長 66 米、高 35 米的實驗洞穴。它們將容納觀測粒子碰撞的探測器。”還有幾個技術(shù)洞穴，它們更長，但更低。FCC 將與歐洲核子研究中心現(xiàn)有的加速器群相連接。“注入 FCC 的光束將在歐洲核子研究中心準(zhǔn)備好。”

但事實上，三倍長的加速器將如何改善對比沙粒小數(shù)十億倍的粒子的觀測呢？讓它們的速度更快？“不，大型強(qiáng)子對撞機(jī)已經(jīng)能以最大速度--光速--推動它們了。更大的加速器將提高光度，從而提高觀測質(zhì)量。”

簡單來說，Yann Léchevin把加速器比作我們研究車輛通行的環(huán)島。如果說大型強(qiáng)子對撞機(jī)的彎道半徑和設(shè)備可以讓我們觀察摩托車的行為，那么FCC的彎道半徑和設(shè)備（更大、配備更強(qiáng)大的電磁鐵）則可以讓我們觀察火車的行為！"通過速度保持不變，但光束束和能量要大得多"。現(xiàn)象變得更加清晰可見。"你可以放大看到更多新的東西"。

FCC在觀察質(zhì)量上的提升承諾分為兩個階段。

首先是電子-正電子加速器（FCC-ee）。綽號 "希格斯工廠"。到2048年，它將讓人們更好地了解這些著名的玻色子和 "弱力"（四種基本力之一）。"多虧了這臺加速器，我們還能更好地確定第二階段的領(lǐng)域，這將由質(zhì)子-質(zhì)子加速器 FCC-hh 進(jìn)行研究"。

第二臺加速器計劃于 2065 年投入使用，它的目標(biāo)是 "圣杯"。這個 "打了類固醇的大型強(qiáng)子對撞機(jī) "將使對撞能量達(dá)到 100 萬億電子伏特，從而粉碎目前加速器的 13.5 萬億電子伏特。
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歐洲核子研究中心（CERN）的物理學(xué)家們熱情洋溢，隨時準(zhǔn)備為您總結(jié)："歐洲核子研究中心（FERN）是目前世界上唯一一臺能夠?qū)崿F(xiàn) 100 萬億電子伏特能量的對撞機(jī)： 歐洲核子研究中心的物理學(xué)家們熱情洋溢地為您總結(jié)道："FCC 是唯一能夠帶領(lǐng)我們在物質(zhì)研究領(lǐng)域取得巨大飛躍的機(jī)器"。

研究人員希望能夠證實以前從未觀測到的粒子的存在；最終了解什么是暗能量和暗物質(zhì)（它們占宇宙的 95%，但仍然是一個謎）；了解為什么物質(zhì)比反物質(zhì)多得多。他們的熱情是可以理解的。

剩下的就是建造機(jī)器了。

與大型強(qiáng)子對撞機(jī)不同的是，大型強(qiáng)子對撞機(jī)是嫁接到歐洲核子研究中心另一個加速器的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上的，而在這里，他們必須從零開始。因此，僅第一階段的成本估計就高達(dá) 170 億歐元。

就形式而言，Yann Léchevin 強(qiáng)調(diào)說："我們堅持使用我們已經(jīng)知道的東西。FCC 的設(shè)計與大型強(qiáng)子對撞機(jī)的設(shè)計沒有太大區(qū)別。洞穴和通道的大小相當(dāng)。隧道的直徑也是如此，而且仍然不大：5.50 米，比穿越阿爾卑斯山的公路隧道窄得多"。

只有 FCC 的長度是前所未有的。長達(dá) 91 公里的隧道從一座城市、西歐最大的湖泊和兩條河流下穿過。這一切都發(fā)生在一個以地質(zhì)復(fù)雜而聞名的地區(qū)。

目前，可行性研究正在努力解決這一問題。

其目的是驗證所選路線（在考慮的一百多條路線中）是否可行。"我們必須檢查地質(zhì)地層、是否有水、底土是否穩(wěn)定等等"。

可以想象，像未來環(huán)形對撞機(jī)這樣的科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)超出了歐洲核子研究中心及其 23 個成員國的范圍。揚-萊切萬（Yann Léchevin）解釋說："我們正在討論創(chuàng)建一個世界級的機(jī)器"。"未來環(huán)形對撞機(jī)是歐洲粒子物理戰(zhàn)略的一部分，而歐洲粒子物理戰(zhàn)略又與整個國際科學(xué)界息息相關(guān)"。

地質(zhì)研究還將確定八個豎井的位置。這一點非常重要，因為它們將是加速器唯一可見的部分。這項研究已經(jīng)考慮到了對視覺和環(huán)境的影響（這對豎井的數(shù)量和路線的選擇都有影響），但還需要進(jìn)一步減少不同位置的影響。

可以想象，像未來環(huán)形對撞機(jī)這樣的科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)超出了歐洲核子研究中心及其 23 個成員國的范圍。揚-萊切萬（Yann Léchevin）解釋說："我們正在討論創(chuàng)建一個世界級的機(jī)器"。"未來環(huán)形對撞機(jī)是歐洲粒子物理戰(zhàn)略的一部分，而歐洲粒子物理戰(zhàn)略又與整個國際科學(xué)界息息相關(guān)"。