摘要：3 月 31 日，欧洲核子研究中心公布了一项大型可行性研究报告，该报告旨在建造一台比大型强子对撞机 (LHC) 大三倍的加速器，这一宏伟计划由此向前迈出了重要一步。但有关如何为新机器筹资的可能方案将在稍后公布。

未来环形对撞机（艺术家的印象图）最初将对撞电子及其反粒子正电子。图片来源：Polar Media via CERN

据自然杂志报道，3 月 31 日，欧洲核子研究中心公布了一项大型可行性研究报告，该报告旨在建造一台比大型强子对撞机 (LHC) 大三倍的加速器，这一宏伟计划由此向前迈出了重要一步。但有关如何为新机器筹资的可能方案将在稍后公布。

位于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室尚未正式决定是否支持91公里的未来环形对撞机（FCC）项目或其他新对撞机方案，但这项研究将为定于明年结束的欧洲核子研究中心长期战略评估提供信息。

“这项研究是国际 FCC 合作开展的大量工作的成果，”CERN 总干事 Fabiola Gianotti 在向记者介绍时表示。“如果获得批准并实施，FCC 将成为人类有史以来建造的最非凡的仪器，用于研究最基本的自然规律。”

这份共三卷的可行性研究报告约有 1,500 名物理学家和工程师参与撰写，报告估计，到 2040 年代中期，挖掘一条 91 公里长的圆形隧道并建造一台将电子及其反粒子正电子碰撞在一起的机器将耗资 153.2 亿瑞士法郎（174 亿美元）。这将使对希格斯玻色子和其他已知粒子进行高精度研究成为可能。

科学界最大的机器：下一代巨型粒子对撞机的建造之争

项目的第二阶段将重复使用隧道并像 LHC 一样对撞两束质子束，最早也要到 2072 年才能投入使用，建设成本为 188 亿瑞士法郎。该估算基于质子对撞机的运行能量为 85 万亿电子伏 (TeV) 的假设——能量是 LHC 的六倍，但低于最初提出的100 TeV。Gianotti告诉记者，这是一个保守的假设，基于使用目前可用的高场超导磁体——引导质子绕环运动。正在进行的先进超导材料研究可以使 91 公里长的隧道达到更高的能量，甚至达到 120 TeV。

欧洲核子研究中心理事会主席康斯坦丁诺斯·方塔斯 (Konstantinos Fountas) 告诉记者，这项研究将提供“非常坚实的基础”，使理事会能够就是否继续推进该项目做出明智的决定。意大利国家核物理研究所所长、欧洲核子研究中心理事会的意大利代表之一安东尼奥·佐科利 (Antonio Zoccoli) 对此表示赞同，他说该小组在技术设计和成本估算方面做了“非常扎实的工作”。

北伊利诺伊大学迪卡尔布分校的加速器物理学家弗拉基米尔·希尔采夫表示，成本估算与他和他的同事在 2023 年的一项研究中得出的结论大致一致，该研究比较了各种对撞机方案。他说，可行性研究的作者写了一份“非常好、可靠、全面的文件”，尽管一些技术问题仍未得到解答。

FCC（大圆圈，虚线轮廓）将位于大型强子对撞机（小圆圈）附近。图片来源：CERN

吉亚诺蒂表示，CERN 现有预算可以承担该项目第一阶段建设成本的 65%。但仍然有超过 50 亿瑞士法郎的缺口，需要额外捐款来弥补。她表示，可行性研究报告曾要求提供该项目的融资方案，但现在将在稍后提供这些信息。

欧洲核子研究中心最初为可行性研究本身预算了1亿瑞士法郎，欧洲核子研究中心的一位发言人向《自然》杂志透露，最终成本为1.13亿瑞士法郎（1.28亿美元）。

FCC 计划也遭到了批评。一些物理学家认为，第一阶段的科学目标可以通过更小、更便宜的线性对撞机实现，而许多人则因第二阶段质子对撞机的时间表而推迟。“如果成员国和科学界同意继续推进，他们都会觉得自己被锁定在了 70 年的抵押贷款中，”英国爱丁堡大学特别顾问、前英国驻 CERN 理事会代表约翰·沃默斯利 (John Womersley) 表示。“我交谈过的人中几乎没有人认为这是一个好主意。”

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-01018-x

来源：人工智能学家