摘要：位于日内瓦附近的欧洲核子研究中心粒子物理实验室公布了未来环形对撞机(FCC) 的计划，该对撞机造价为 150 亿瑞士法郎（130 亿英镑），是一台周长 91 公里的巨型机器。3月 31 日发布的三卷可行性研究报告呼吁使用巨型加速器对电子和正电子进行碰撞，以前所

更大更好：可行性研究涉及在对撞机着陆在周长 90.7 公里的环形轨道之前检查大约 100 种不同的场景（图片来源：CERN）

位于日内瓦附近的欧洲核子研究中心粒子物理实验室公布了未来环形对撞机(FCC) 的计划，该对撞机造价为 150 亿瑞士法郎（130 亿英镑），是一台周长 91 公里的巨型机器。3月 31 日发布的三卷可行性研究报告呼吁使用巨型加速器对电子和正电子进行碰撞，以前所未有的细节研究希格斯玻色子。如果建成，FCC 将取代 27 公里长的大型强子对撞机 (LHC)，后者将于 2040 年代初停用。

FCC 可行性研究工作于 2020 年开始，报告审查了物理目标、地质、土木工程、技术基础设施以及领土和环境影响。报告还研究了加速器和探测器所需的研发以及社会经济效益和成本。

这项研究涉及30多个国家的大约150个机构，考虑了对撞机在着陆于周长90.7公里的环形物体之前的大约100种不同情景，该环形物体将建在地下平均深度约200米的地方。

FCC 还将包含八个地面站点，用于进入隧道，其中七个位于法国，一个位于瑞士，以及四个主探测器。“这种设计对地面的影响最小，但物理效果最佳，”FCC 研究负责人迈克尔·本尼迪克特 (Michael Benedikt)表示。

FCC 的资金模式仍在制定中，但据估计，FCC-ee 建设成本的至少三分之二将来自 CERN 的 24 个成员国。

现在，四个委员会将审查该可行性研究，首先是 7 月份的 CERN 科学委员会。然后，它将提交给成本审查小组，然后由 CERN 理事会的科学和财务委员会审查。11 月，CERN 理事会将审查该提案，并于 2028 年决定是否继续推进。

如果获得批准，FCC 电子-正电子机器（FCC-ee）将于 2030 年开始建造，并于 2047 年开始运行，即高亮度大型强子对撞机 (HL-LHC) 关闭几年后，运行约 15 年。它的主要目标是以比大型强子对撞机更高的精度研究希格斯玻色子。

走向能源前沿：如果建成，FCC-hh 将于 2073 年开始运行，并运行至本世纪末（图片来源：PIXELRISE）

FCC 可行性研究还要求建造一台强子机（FCC-hh）来取代现有 91 公里隧道中的 FCC-ee。它将是一台“发现机器”，以高能撞击质子，目的是产生新粒子。如果建成，FCC-hh 将于 2073 年开始运行，并运行至本世纪末。

FCC-hh 的最初设计能量为 100 TeV，但现在已降至 85 TeV。这主要是由于磁体技术的不确定性。HL-LHC 将使用由铌锡 (Nb 3 Sn) 制成的 12 T 超导四极磁体来挤压光束以提高亮度。

CERN 工程师认为可以将能量提高到 14 T，如果将其用于 FCC，碰撞中心能量将达到约 85 TeV。“这是现阶段的明智之举，”现任 CERN 总干事Fabiola Gianotti指出，并补充说 FCC 将是“有史以来最非凡的仪器”。

最初的设计需要高温超导磁体，例如所谓的 ReBCO 带，而 CERN 正在研究这种技术。如果它能在必要的时间内实现并在 FCC-hh 中实施，那么它可以将能量推高至 120 TeV。

一个潜在的阻碍因素是中国计划建造一台非常相似的机器，名为环形电子对撞机 (CEPC)。CEPC 的建设决定可能在今年做出，建设将于 2027 年开始。

但欧洲核子研究中心的官员并不担心。他们指出，欧洲核子研究中心已经建造了许多不同的对撞机，他们拥有建造如此巨型对撞机的专业知识和基础设施。欧洲核子研究中心理事会主席科斯塔斯·方塔斯 (Costas Fountas)表示：“即使中国继续推进，我也希望中国能参与竞争。就像美国开始建造（已取消的）超导超级对撞机时，欧洲对大型强子对撞机所做的那样。”

然而，如果 CERN 理事会决定不继续推进 FCC 项目，那么 Gianotti 表示，其他替代 LHC 的设计仍在考虑之中，比如线性机器或演示用μ子对撞机

来源：人工智能学家