CERN大胆推进建造欧洲21B超级对撞机

欧洲核子研究组织(CERN)朝着建造100公里长的圆形超级对撞机迈出了重要的一步，以推动高能物理的前沿。

该计划于3月由一个独立小组批准后，欧洲核子研究理事会于6月19日一致通过了这一决定。欧洲卓越的粒子物理组织将需要全球的帮助来资助该项目，该项目预计将耗资至少210亿欧元，并将是该实验室著名的大型强子对撞机的后续项目。到本世纪中叶，这台新机器将使电子与它们的反物质伙伴--正电子发生碰撞。这项设计将建在欧洲核子研究中心(CERN)位于瑞士日内瓦附近的一条地下隧道里，将使物理学家能够研究希格斯玻色子的性质，稍后将拥有一台更强大的机器，它将与质子碰撞，并持续到本世纪下半叶。

批准还不是最终的放行。但这意味着欧洲核子研究中心现在可以投入大量精力设计对撞机并研究其可行性，同时推动后备燃烧器的研发工作，为大型强子对撞机的后续研究提供替代设计，例如线性电子-正电子对撞机或将加速µ子的对撞机。CERN总干事法比奥拉·吉亚诺蒂(Fabiola Gianotti)在投票后告诉理事会：“我认为这对CERN和粒子物理学来说是历史性的一天，无论是在欧洲还是在其他地方。”

前CERN总干事克里斯·卢埃林-史密斯(Chris Llewell yn-Smith)表示，这“显然是该实验室的一个分支点”。直到今天，下一代对撞机的其他几种选择都摆在桌面上，但欧洲核子研究理事会现在发表了一份明确的、一致的声明。“这是重要的一步，让欧洲国家说‘是的，这是我们希望发生的’，”英国牛津大学物理学家卢埃林-史密斯(Llewell yn-Smith)说。

这一决定是在今天通过的一份名为“欧洲粒子物理更新战略”的文件中做出的。它概述了两个发展阶段。首先，CERN将建造一个电子-正电子对撞机，通过调整碰撞能量来最大限度地产生希格斯玻色子，并详细了解它们的性质。

在本世纪晚些时候，第一台机器将被拆除，取而代之的是质子-质子粉碎机。这将达到100太电子伏特(TeV)的碰撞能量，而大型强子对撞机(LHC)的16TeV也会与质子碰撞，是目前世界上最强大的加速器。它的目标将是寻找新的粒子或自然力，并扩展或取代目前的粒子物理标准模型。最终的机器所需的大部分技术还没有开发出来，这将是未来几十年深入研究的主题。

吉亚诺蒂说：“这是一项非常雄心勃勃的战略，它以谨慎、循序渐进的方式为欧洲和欧洲核子研究中心勾勒出了光明的未来。”

“我认为这肯定是正确的追求方向，”位于北京的中国科学院高能物理研究所(IHEP)所长王逸芳说。CERN提出的新机器在概念上类似于2012年大型强子对撞机(LHC)发现希格斯玻色子后，王带头为一台中国对撞机提出的建议。与欧洲核子研究中心现在的官方战略一样，王的建议还包括仿照大型强子对撞机的模型，在第二阶段建立质子对撞机(27公里长的LHC环占据了20世纪90年代欧洲核子研究中心大型电子-正电子对撞机所在的隧道)。王说，CERN的决定“证实了我们的选择是正确的”。

在完全支持CERN圆形对撞机的同时，该战略也呼吁该组织探索参与单独的国际线性对撞机，这是一个更古老的想法，一直被日本的物理学家保留下来。日本仙台东北大学(Tohoku University)的物理学家山本仁(Hitoshi Yamamoto)表示，这一支持令人鼓舞。“我相信，ILC在日本乃至全球迈向下一步的条件现在已经具备。”

欧洲核子研究中心的战略设想是2038年开始建设这条新的100公里长的隧道和电子-正电子对撞机。在此之前，该实验室将继续运行其目前名为高亮度LHC的对撞机的升级版，该对撞机目前正在建设中。

但在CERN可以开始建造新机器之前，它将不得不在从成员国获得的常规预算之外寻求新的资金。卢埃林-史密斯说，欧洲以外的国家，包括美国、中国和日本，可能需要加入欧洲核子研究组织，以形成一个新的全球组织。“几乎可以肯定的是，它将需要一个新的结构，”他说。

这项耗资巨大的计划遭到了批评者的批评-甚至在物理界也是如此。德国法兰克福高等研究院(Frankfurt Institute For Advanced Studies)的理论物理学家萨宾·霍森费尔德(Sabine HossenFelder)批评在科学回报--除了测量已知粒子的性质--远不能保证的情况下，追求更高的能量。“我仍然认为这不是一个好主意，”霍森费尔德说。“我们谈论的是数百亿美元。我只是认为现在做这类研究没有足够的科学潜力。“。

英国利物浦大学的物理学家塔拉·希尔斯(Tara Shears)说，新的对撞机将处于未知领域。虽然大型强子对撞机有一个明确的目标来寻找希格斯玻色子，以及理论家们动机良好的理由相信在它可以探索的质量范围内可能存在新的粒子，但现在的情况不同了。“我们现在没有一个同等可靠的预测，这使得知道在哪里以及如何寻找答案更具挑战性和更高的风险。”

尽管如此，她说，“我们确实知道，找到答案的唯一方法是通过实验，唯一能找到答案的地方是我们还没能找出来的地方。”

CERN理事会主席乌苏拉·巴斯勒(Ursula Bassler)在结束大多数成员远程参加的会议时说，“现在的重大任务摆在我们面前，将这一战略付诸实施。”然后，她开了一瓶香槟，然后结束了电话会议。