未來圓形對(duì)撞機(jī)是一個(gè)91公里（56.5英里）長(zhǎng)的粒子對(duì)撞機(jī)，旨在取代歐洲核子研究中心在21世紀(jì)40年代的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。
歐洲核子研究中心（CERN）一直處于基礎(chǔ)科學(xué)研究的前沿。2012年，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子的證據(jù)，它在為宇宙中的基本粒子提供質(zhì)量方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的動(dòng)力，歐洲核子研究中心的研究人員已經(jīng)完成了對(duì)計(jì)劃中的未來圓形對(duì)撞機(jī)（FCC）的全面可行性研究，該對(duì)撞機(jī)的周長(zhǎng)約為91公里。
FCC是大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的繼任者，有望將基礎(chǔ)物理研究擴(kuò)展到歐洲核子研究中心目前旗艦儀器的能力之外。
該報(bào)告于2025年3月31日發(fā)布，包含了來自世界各地的工程師和物理學(xué)家關(guān)于FCC可能實(shí)施的不同方面的專業(yè)知識(shí)。
LHC的成就
大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）是一個(gè)跨越100多個(gè)國(guó)家的合作項(xiàng)目，從1998年到2008年歷時(shí)10年建成。它是一個(gè)周長(zhǎng)16.7英里（27公里）的圓形粒子對(duì)撞機(jī)，位于日內(nèi)瓦附近瑞士和法國(guó)邊境下方175米（或574英尺）處。
大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的開發(fā)是為了幫助物理學(xué)家探索粒子物理學(xué)中公認(rèn)的和未知的理論。在運(yùn)行過程中，它最大的成就是在2010年至2012年進(jìn)行的粒子碰撞基礎(chǔ)上，于2012年發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子。
大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)主要是質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，它以相反的方向加速兩束高能質(zhì)子（原子核中發(fā)現(xiàn)的帶正電的粒子），使它們?cè)?6.7英里（27公里）長(zhǎng)的隧道中的四個(gè)點(diǎn)發(fā)生碰撞，主要實(shí)驗(yàn)就是在這里進(jìn)行的。
自2012年以來，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)經(jīng)歷了多次升級(jí)，提高了性能，使其總碰撞能量超過13 TeV（太電子伏特）。
然而，據(jù)歐洲核子研究中心稱，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)預(yù)計(jì)將在本世紀(jì)40年代完成其運(yùn)行，這就需要以FCC的形式建立下一代對(duì)撞機(jī)。
FCC：概述
如前所述，F(xiàn)CC的周長(zhǎng)預(yù)計(jì)為56.5英里（91公里），是LHC周長(zhǎng)的三倍多。環(huán)形地下隧道將位于瑞士-法國(guó)地區(qū)地下200米（或656英尺）處。
歐洲核子研究中心計(jì)劃分兩個(gè)階段展開這個(gè)項(xiàng)目。
第一階段涉及一個(gè)名為“FCC-ee”的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，在那里電子將與它們的反物質(zhì)對(duì)應(yīng)物正電子碰撞。
這個(gè)階段將持續(xù)大約15年，重點(diǎn)是精確測(cè)量，可能會(huì)暴露出與標(biāo)準(zhǔn)模型的細(xì)微差異。
第二階段是質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，稱為“FCC-hh”，使用相同的隧道，但設(shè)備不同。碰撞的能量將達(dá)到100 TeV，幾乎是大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)所見能量的8倍。
有了更高的能量，就有可能發(fā)現(xiàn)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)無法產(chǎn)生的更重的粒子。它們還可以在以前人造實(shí)驗(yàn)無法達(dá)到的能量尺度上研究暗物質(zhì)成分和物理學(xué)。
這一階段預(yù)計(jì)將持續(xù)25年左右。
在CERN成員國(guó)和國(guó)際合作伙伴達(dá)成決定后，F(xiàn)CC的建設(shè)預(yù)計(jì)將于本世紀(jì)30年代開始。
推動(dòng)創(chuàng)新
根據(jù)可行性研究報(bào)告，F(xiàn)CC在技術(shù)上和財(cái)政上都是可行的。該報(bào)告估計(jì)，F(xiàn)CC-ee階段的建設(shè)成本約為150億瑞士法郎（或170億美元），預(yù)計(jì)將在21世紀(jì)30年代初開始的12年內(nèi)分配。
此外，F(xiàn)CC預(yù)計(jì)將產(chǎn)生積極的經(jīng)濟(jì)影響，創(chuàng)造超過80萬人年的就業(yè)機(jī)會(huì)，這意味著在這段時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生的工作量相當(dāng)于80萬人工作一年。
FCC將為基礎(chǔ)物理研究做出重大貢獻(xiàn)，但粒子對(duì)撞機(jī)也促進(jìn)了醫(yī)學(xué)和能源等其他領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。
因此，F(xiàn)CC可能成為21世紀(jì)跨多個(gè)領(lǐng)域研究的前沿。
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