摘要：2012 年，继历史性地发现希格斯玻色子之后，研究人员利用欧洲核子研究中心的大型强子对撞机 (LHC)——位于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室的主要粒子加速器——将目光投向了一项更为艰巨的任务。他们旨在探索粒子物理标准模型之外的东西。该模型对基本粒子及其作用

Nature 最新报道：https://www.nature.com/articles/d41586-025-00787-9

2012 年，继历史性地发现希格斯玻色子之后，研究人员利用欧洲核子研究中心的大型强子对撞机 (LHC)——位于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室的主要粒子加速器——将目光投向了一项更为艰巨的任务。他们旨在探索粒子物理标准模型之外的东西。该模型对基本粒子及其作用力的描述非常成功，但令人沮丧的是却不完整。然而，十多年过去了，LHC 并未发现任何新物理学的线索。远远超过宇宙中正常物质的暗物质和希格斯玻色子的性质仍然难以捉摸。时间在流逝。到 2040 年代初，周长为 27 公里的 LHC 将达到其实用性的极限。问题是，接下来会发生什么？

科学界最大的机器：下一代巨型粒子对撞机的建造之争

CERN 管理层的答案是建造一个更大型的加速器，这次的周长为 90 公里：未来环形对撞机(FCC)，最终将以八倍于 LHC 的能量将粒子对撞在一起。如果得到实验室管理机构 CERN 理事会的批准，这一影响深远的决定将决定本世纪剩余时间高能物理的发展方向，对科学、国际合作和社会具有重要意义。但 FCC 计划存在争议，面临着资金方面的严峻挑战（见《自然》第 639 期，第 560–563 页；2025 年）。

实现这一目标所需的大部分技术目前尚不存在，包括强度足以使高能粒子束绕过加速器隧道的超导磁体。因此，该项目的第一阶段将涉及挖掘隧道，并利用现有技术安装一台低能量机器，用于更详细地研究已知粒子，包括希格斯玻色子。最高能量的粒子碰撞将在稍后进行，大约从 2070 年开始。

许多物理学家表示，粒子物理学需要这样的长期目标。但并非所有人都清楚如何实现这一目标。FCC 缺乏 LHC 发现希格斯玻色子的明确理由——希格斯玻色子是标准模型预测的最后一个剩余粒子。许多物理学家都同意有必要探索更高能量的新粒子的存在，但他们对代价有何不同意见。

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确实存在替代计划，包括线性对撞机设计和重复使用现有 LHC 隧道的选项。CERN 理事会任命的一组物理学家目前正在进行“战略更新”，征求物理学界的意见。世界各地的研究人员正在提交提案以指导这一过程，他们将在 6 月于意大利威尼斯举行的市民大会上讨论这些想法。然后，战略小组将于 12 月向理事会提交建议。

争论已经很激烈了。一些粒子物理学家担心，如果 FCC 获得批准，那么建设将需要很长时间，甚至他们的学生也无法在工作期间享受到好处。但其他人则表示，正是这些代代相传的项目让 FCC 变得有价值。其他人仍然担心，从事其他类型实验的物理学家认为 CERN 科学家有一种“权利感”——他们应该比其他领域赚更多的钱，因为他们正在探索最高能量的物理。

成本超支是另一个担忧。如果 CERN 过度扩张以资助其下一个大型项目，它最终可能无法开展其他活动。尽管 LHC 成为头条新闻最多的地方——下一个大型对撞机也将如此——但 CERN 远不止是它的旗舰。该实验室举办了世界领先的反物质和云物理学实验，并建造了一个尖端的宇宙射线探测器，自 2011 年以来一直在国际空间站上飞行。它的设施一直是目前正在建设的两个世界上最大的项目——日本的超级神冈实验和美国的深层地下中微子实验(DUNE)——的验证技术的试验场，这两个项目都将研究中微子。这些新技术对 CERN 也很重要，这就是为什么将它们置于风险之中并不是明智之举。

目前尚不清楚是否有国家或哪些国家可以加大力度填补资金缺口。尤其是德国——它已经提供了实验室 20% 的预算——已经表示不会增加捐款。

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自 70 多年前欧洲走出二战阴影时成立以来，CERN 一直是多边合作的典范。欧洲各国都把 CERN 视为共同的骄傲，并将其作为扩大欧洲大陆声望和全球科学联系的工具。CERN 目前拥有 24 个国家的正式成员，此外还有包括美国在内的许多其他国家，它们以关键方式为其活动和社区做出了贡献。其他几个国际组织，包括欧洲分子生物学实验室和欧洲南方天文台，都是以 CERN 为蓝本的。其他缺乏这种权威参考点的科学界（例如研究宇宙射线或引力波的科学界）也渴望效仿该实验室的管理模式或获得其支持。

CERN 理事会现在将面临一个艰难的决定。除非一些国家加大对资金的投入，否则 FCC 的资金前景将不明朗。但等待时间太长可能意味着新设施启用和 LHC 关闭之间会有很长的间隔，宝贵的专业知识最终可能会流失。

尽管物理学家们可能对 CERN 应该做什么存在分歧，但他们几乎一致关心实验室的未来。他们和他们的领导人现在必须说明，为什么欧洲纳税人（他们为实验室的大部分年度预算提供资金）也应该关心实验室的未来。这关系到科学，甚至关系到欧洲。

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-00787-9

来源：人工智能学家