世界不需要新的巨型粒子对撞机

对于一个更大的粒子加速器来说，现在不是合适的时候。但总部设在瑞士日内瓦的欧洲物理中心欧洲核子研究中心(CERN)有计划-宏伟的计划。世界上最大的粒子物理设备，目前运行着世界上最大的粒子对撞机，已经宣布它的目标是建造一台更大的机器，正如今天的新闻发布会和新闻发布会所透露的那样。

有了这一点，CERN已经决定继续推进未来圆形对撞机(FCC)计划的第一步，该计划位于一条环形隧道中，周长100公里，或者说略高于60英里。这台机器最终可能达到100太电子伏特的碰撞能量，大约是目前运行的大型强子对撞机(LHC)碰撞能量的6倍。通过达到前所未有的高能量，新的对撞机将允许对物质结构进行最深入的观察，并提供发现新粒子的可能性。

完整的愿景是否会实现仍不清楚。但欧洲核子研究中心宣布，该组织在通往FCC的道路上迈出第一步是“高度优先”的：为隧道找到合适的地点，并建造一台能量与大型强子对撞机(LHC)相似的电子和正电子碰撞的机器(不过，LHC使用质子上的质子)。欧洲核子研究中心是否会推进质子之间的高能碰撞，只有在几年的研究和商议之后才会做出决定。

这第一步也被称为“希格斯工厂”，因为它是专门为生产大量希格斯玻色子而设计的。2012年在欧洲核子研究中心发现的希格斯玻色子是粒子物理标准模型中最后一个失踪的粒子。有了这台新机器，粒子物理学家想要更详细地测量它的属性，以及一些以前发现的粒子的属性。(日本正在考虑建造一台与欧洲核子研究中心(CERN)的希格斯工厂用途类似的线性对撞机，但研究这一想法的委员会在去年的报告中没有做出明确决定。(中国正在考虑建造一个在范围和尺寸上与CERN的完整FCC计划类似的圆形对撞机，但预计要到明年才会做出决定。)。

但CERN的计划如果全面实施，将耗资数百亿美元。由于CERN提出的预算估计通常不包括运营成本，因此无法获得确切的数字。按照大型强子对撞机的运行成本计算，新对撞机每年的成本可能至少高达10亿美元。对于一个可能运行20年或更长时间的设施来说，这与建设成本相当。

毫无疑问，这些数字令人瞠目结舌。事实上，粒子对撞机是目前存在的最昂贵的物理实验。它们的价格甚至比下一种最昂贵的实验-卫星任务上的望远镜-还要高。

成本如此之高的主要原因是，自20世纪90年代以来，对撞机技术只进行了渐进的改进。因此，今天达到更高能量的唯一途径就是制造更大的机器。正是物理上的巨大尺寸--长长的隧道，填充隧道所需的大量磁铁，以及完成这项工作所需的所有人员--使得粒子对撞机如此昂贵。

但是，虽然这些对撞机的成本已经膨胀，但它们的相关性却在下降。当物理学家在20世纪40年代开始建造对撞机时，他们并没有一份完整的基本粒子清单，他们知道这一点。新的测量带来了新的谜题，他们建造了更大的对撞机，直到2012年，图片完成。标准模型仍然有一些未解决的问题，但在实验中测试这些需要的能量至少是FCC所能测试的能量的100亿倍。因此，目前关于下一台更大的对撞机的科学证据微乎其微。

当然，下一台更大的对撞机可能会有突破性的发现。例如，一些物理学家希望它能提供关于暗物质或暗能量本质的线索。

是的，我们可以抱有希望。但构成暗物质或暗能量的粒子没有理由出现在新设备的能量范围内。这是假设它们一开始就是粒子，这是没有证据的。此外，即使它们是粒子，高能碰撞可能也不是寻找它们的最佳方式。例如，具有微小质量的弱相互作用粒子不是人们在大型对撞机中寻找的东西。

而且有完全不同类型的实验可以带来突破，而成本要小得多，比如在低能量下进行高精度测量，或者增加量子态物体的质量。获得更高的能量并不是在物理学基础上取得进展的唯一途径，它只是最昂贵的途径。

在这种情况下，粒子物理学家应该专注于开发新技术，使对撞机回到合理的价格范围内，并推迟挖掘更多隧道。地平线上最有前途的技术是一种新型的“尾流场”加速，它可以极大地减少加速粒子所需的距离，从而缩小对撞机的大小。另一项改变游戏规则的技术是室温超导体，它可以使对撞机所依赖的强磁铁更高效、更实惠。

研究这些新技术也是CERN的优先事项之一。但正如战略更新所揭示的那样，粒子物理学家还没有意识到他们的新现实。建造更大的粒子对撞机已经走到了尽头。今天，它的科学投资回报微乎其微，同时几乎没有社会相关性。大型科学项目通常会使教育和基础设施受益，但这并不是粒子对撞机所特有的。如果这些副作用才是我们真正感兴趣的，那么我们至少应该把钱投入到与社会相关的科学研究上。

例如，为什么我们仍然没有一个国际气候预测中心，根据目前的估计，这将在10年内花费“只”10亿美元？与粒子物理所吸收的相比，这是微不足道的，但也要重要得多。或者，你最近可能会想，为什么我们没有一个流行病建模中心？

这是因为太多的科学经费是在惯性的基础上发放的。在过去的一个世纪里，粒子物理学已经成长为一个巨大的、非常有影响力和联系良好的社区。只要有可能，他们就会继续建造更大的粒子对撞机，这很简单，因为这就是粒子物理学家所做的，无论这是否有意义。

现在是时候社会采取一种更开明的方式来资助大型科学项目了，而不是继续向那些他们以前给过钱的人提供资金。我们有比测量希格斯玻色子质量的下一位数更大的问题。