巨大的下一代粒子粉碎机计划猎杀黑暗宇宙

预计它的环长超过90公里，是大型强子对撞机的三倍。

未来圆形对撞机与大型强子对撞机对比的示意图。

图片来源：欧洲核子研究中心

2月初，CERN的受限委员会召开了一次特别会议，讨论其未来的一个重要事项：他们将要建造的下一个粒子加速器。 CERN 是世界上最复杂的单一机器大型强子对撞机 (LHC) 的所在地。下一代国际合作粒子粉碎机的拟议设计是未来圆形对撞机（FCC），其长度是大型强子对撞机的三倍。

大型强子对撞机是一种非凡的仪器。它在日内瓦地下深处、法国和瑞士边境处有一个 27 公里（16.77 英里）长的超导磁体环。大型强子对撞机的工作原理是，其两个巨型管子周围的超导磁体保持在绝对零以上，而管子保持在超高真空中。那里比星际空间更冷、更空旷。

质子束（有时是重离子）以几乎光速穿过管道，并在四个实验之一内进行碰撞。这些碰撞创造了宇宙自大爆炸后不久以来从未见过的条件，并产生了一大堆有趣的粒子。一项至高无上的成就是希格斯玻色子的发现，这种粒子（简单地）赋予了所有其他粒子质量。  

尽管如此，大型强子对撞机仍然是有限的。有些能量是这样的机器无法实现的——因此，研究人员一直在考虑下一步可能是什么。几年前，欧洲核子研究中心开始研究下一代粒子加速器的提案，经过与欧洲和世界各地的粒子物理学家协商后确定的设计是一个更大的圆形机器：未来圆形对撞机。

拟议的加速器长度将是大型强子对撞机的三倍（90 公里（56 英里）），建造深度是大型强子对撞机的两倍。如果获得批准，它将在 2030 年代初期开始建设，在 2040 年代开始粉碎电子，并在 2070 年代转向粉碎质子。 

目标是探索可能发现暗物质和暗能量直接证据的能量。这些能量根本超出了大型强子对撞机的范围——其束流中的质子不能被推到超过一定的极限。为了超越这一点，一种方法是建造一个更大的探测器。这一切的标价为 150 亿瑞士法郎，约合 172 亿美元。

不过，拟议的计划并非没有受到批评。该项目被称为一场赌博，因为无法保证它能够成功提供难以捉摸的暗物质和暗能量的证据，而大型强子对撞机还没有做到这一点。对于大型强子对撞机和希格斯玻色子的发现也可能存在同样的争论。 

当然，该粒子的发现并不是大型强子对撞机唯一的成功。在其运行的头 10 年里，其实验发表了近 3,000 篇科学论文，这对我们对粒子物理学的理解产生了巨大影响。 

一些科学家、政策制定者和媒体还指出，拟议设施的成本是浪费资金，而不是将其视为对欧洲核子研究中心所有国家的建筑和制造业的投资。欧洲核子研究组织 (CERN) 也是万维网的诞生地，因此您之所以能读到这篇文章，全归功于对该组织的投资。

另一个批评是，这些钱应该花在环境项目上，以缓解气候危机。除了两者相互排斥的错误假设之外，包括许多 CERN 成员在内的欧盟实际上花费的费用几乎是 2022 年化石燃料补贴拟议计划成本的 100 倍。

最终，该项目是否符合 CERN 的需要取决于向 CERN 缴纳会员费的国家。 FCC 的可行性研究将于明年完成。 2026 年，欧洲粒子物理战略将更新，这可能会影响计划。如果计划顺利，FCC 可能会在 2028 年获得批准，新一代粒子物理学可能会开始。