大型强子对撞机的“继任者”是它的三倍大，长达91公里

未来圆形对撞机是一个91公里（56.5英里）长的粒子对撞机，旨在取代欧洲核子研究中心在21世纪40年代的大型强子对撞机。

欧洲核子研究中心（CERN）一直处于基础科学研究的前沿。2012年，大型强子对撞机（LHC）发现了希格斯玻色子的证据，它在为宇宙中的基本粒子提供质量方面发挥了关键作用。

利用大型强子对撞机的动力，欧洲核子研究中心的研究人员已经完成了对计划中的未来圆形对撞机（FCC）的全面可行性研究，该对撞机的周长约为91公里。

FCC是大型强子对撞机的继任者，有望将基础物理研究扩展到欧洲核子研究中心目前旗舰仪器的能力之外。

该报告于2025年3月31日发布，包含了来自世界各地的工程师和物理学家关于FCC可能实施的不同方面的专业知识。

LHC的成就

大型强子对撞机（LHC）是一个跨越100多个国家的合作项目，从1998年到2008年历时10年建成。它是一个周长16.7英里（27公里）的圆形粒子对撞机，位于日内瓦附近瑞士和法国边境下方175米（或574英尺）处。

大型强子对撞机的开发是为了帮助物理学家探索粒子物理学中公认的和未知的理论。在运行过程中，它最大的成就是在2010年至2012年进行的粒子碰撞基础上，于2012年发现了希格斯玻色子。

大型强子对撞机主要是质子-质子对撞机，它以相反的方向加速两束高能质子（原子核中发现的带正电的粒子），使它们在16.7英里（27公里）长的隧道中的四个点发生碰撞，主要实验就是在这里进行的。

自2012年以来，大型强子对撞机经历了多次升级，提高了性能，使其总碰撞能量超过13 TeV（太电子伏特）。

然而，据欧洲核子研究中心称，大型强子对撞机预计将在本世纪40年代完成其运行，这就需要以FCC的形式建立下一代对撞机。

FCC：概述

如前所述，FCC的周长预计为56.5英里（91公里），是LHC周长的三倍多。环形地下隧道将位于瑞士-法国地区地下200米（或656英尺）处。

欧洲核子研究中心计划分两个阶段展开这个项目。

第一阶段涉及一个名为“FCC-ee”的正负电子对撞机，在那里电子将与它们的反物质对应物正电子碰撞。

这个阶段将持续大约15年，重点是精确测量，可能会暴露出与标准模型的细微差异。

第二阶段是质子-质子对撞机，称为“FCC-hh”，使用相同的隧道，但设备不同。碰撞的能量将达到100 TeV，几乎是大型强子对撞机所见能量的8倍。

有了更高的能量，就有可能发现大型强子对撞机无法产生的更重的粒子。它们还可以在以前人造实验无法达到的能量尺度上研究暗物质成分和物理学。

这一阶段预计将持续25年左右。

在CERN成员国和国际合作伙伴达成决定后，FCC的建设预计将于本世纪30年代开始。

推动创新

根据可行性研究报告，FCC在技术上和财政上都是可行的。该报告估计，FCC-ee阶段的建设成本约为150亿瑞士法郎（或170亿美元），预计将在21世纪30年代初开始的12年内分配。

此外，FCC预计将产生积极的经济影响，创造超过80万人年的就业机会，这意味着在这段时间内，产生的工作量相当于80万人工作一年。

FCC将为基础物理研究做出重大贡献，但粒子对撞机也促进了医学和能源等其他领域的技术进步。

因此，FCC可能成为21世纪跨多个领域研究的前沿。

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