来源：Science

未来环形对撞机电子-正电子型（FCC-ee）的艺术构想——这是一台巨型新型环形粒子对撞机，将详细研究希格斯玻色子。Polar Media/CERN

欧洲粒子物理学家计划建造一条长达91公里的环形对撞机——有史以来最大的加速器——用于将电子与正电子对撞。欧洲粒子物理实验室CERN的官员在今天的一次在线新闻发布会上宣布了这一消息。未来环形对撞机（FCC）将在CERN当前的原子粉碎机——长27公里的大型强子对撞机（LHC）退役后，于2040年代中期建成。该项目耗资150亿瑞士法郎，约合190亿美元——而且它可能为一台更强大、也更昂贵的后继机器铺平道路。

选择FCC是历时两年的社区规划工作的结果，这并不令人意外，因为CERN多年来一直在研究这一概念。该宣布并不意味着CERN承诺建造这台巨型机器，它仍面临资金障碍。但将其纳入所谓的"欧洲粒子物理战略"，确实标志着FCC从一个构想演变为一项正式计划。（该战略最直接的目标是对LHC进行重大升级，计划于今年晚些时候启动。）

"这是一项里程碑式的决定，"约阿尼纳大学物理学家、CERN理事会主席科斯塔斯·丰塔斯说。CERN理事会由CERN
25个成员国的代表组成，负责为实验室制定政策。"整个社区一致支持FCC作为CERN下一个大型项目的首选方案，而更令我欣慰的是，成员国也支持这一方案。"

这台新机器，正式名称为FCC-ee，实际上将是两台新加速器中的第一台。它将占据CERN的一条巨大新隧道，以最高0.365太电子伏特（TeV）的能量将电子与正电子对撞，除其他产物外，还将产生大量希格斯玻色子。希格斯玻色子于2012年由LHC发现，是物理学家解释基本粒子如何获得质量的基石。尽管FCC-ee的对撞能量低于LHC的13.6
TeV，但其电子-正电子对撞将比LHC的质子-质子对撞更为"干净"，使物理学家能够以前所未有的细节研究希格斯玻色子。

FCC-ee完成使命后，物理学家将拆除它，代之以一台名为FCC-hh的强大得多的质子对撞机，重复利用这条造价高昂的隧道——该隧道将占FCC-ee总成本的近一半。FCC-hh将以100
TeV的能量对撞质子，是LHC的七倍。它的造价将远超FCC-ee，且可能要到2070年代才能投入运行。

通过这一两步走战略，CERN希望重走通往LHC的道路。1983年，该实验室开始在日内瓦郊区挖掘目前这条27公里长的隧道，以容纳大型电子-正电子对撞机（LEP）。LEP于1989年至2000年间运行，仔细研究了传递弱核力的W和Z玻色子——这些粒子最初是在CERN一台较小的质子-反质子对撞机上发现的。随后，实验室用LHC取代了LEP，LHC于2010年开始认真采集数据。

芝加哥大学粒子物理学家杨基·金指出，LHC的结果激励物理学家放大格局。他们最初希望LHC不仅能发现希格斯玻色子，还能找到其他新粒子，这意味着LHC的后继者可以是一台较小的、直截了当的直线对撞机，用于详细研究那些粒子。但由于LHC只产生了希格斯玻色子，热情已从直线对撞机转向了一种最终可能导向更大型质子对撞机的方案，后者或许能带来人们期望的发现。

加州大学伯克利分校理论物理学家村山 Hitoshi
指出，更新后的欧洲战略与美国粒子物理学家的计划非常吻合。2023年，他们制定了自己的长期规划，呼吁参与在任何地方建造的"希格斯工厂"（如FCC-ee）。村山说，美国物理学家还希望建造一种名为缪子对撞机的奇特加速器，但那台机器将是FCC-hh的一个更小、
presumably更便宜的竞争对手。

将欧洲计划转化为实际项目，需要CERN理事会做出决定，而这最早也要到2028年，CERN总干事马克·汤姆森说。在此之前，研究人员必须完善机器的设计。"我未来两年的工作是推动这个项目前进，使其达到可以提交理事会并有望获得积极决定的阶段，"汤姆森说。

更大的挑战可能在于如何筹措对撞机的资金，因为CERN的预算只能覆盖约一半的费用。汤姆森说，欧盟可能承担总成本的20%，慈善家可能再追加约10亿美元。村山指出，美国粒子物理规划也呼吁为希格斯工厂贡献10亿至30亿美元。"我确实对财务模式感到担忧，"他说。"他们仍需筹集至少20亿至30亿瑞士法郎。"

尽管如此，金表示她很高兴看到这一概念向前推进。"看到这些进展，给整个社区带来了很大的希望。"