PingWest品玩|花210亿欧元建更大的粒子对撞机，欧洲为什么要做这事？( 二 )

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2018 年 12 月再次停机升级， 2021 年 5 月重启后，对撞能量将达 14 万亿电子伏特。
2025 年最后一次停机，直至 2027 年升级为“高亮度 LHC” 。虽然对撞能量没有提升，但能产生更多碰撞，积累数据将超过 LHC 10 倍。
尽管 LHC 有多次升级，但对于粒子物理来说，想要更上一层楼，得建造一个更大的实验机器。
捕获“上帝粒子”之后捕获希格斯玻色子后， “标准模型”完整了，但科学家们的工作没有停止。不管是理论还是实验结果，都表明这不是物质原理的终点。
“标准模型”能涵盖宇宙大爆炸后许多物理过程和现象，但却无法解释暗物质、暗能量以及物质和反物质不平衡的问题。补充“标准模型”漏洞的“超对称理论” ，可以解释暗物质、暗能量，但其预言的超对称粒子，至今没有找到。

诸多还没解开的物理谜团，需要新物理来解释。而精准测量“标准模型”的核心——希格斯玻色子，被认为是寻找新物理的最好突破口。
上文说到， LHC 在多次升级的情况下，最大对撞能量也只有 14 万亿电子伏特，还不能满足精确测量希格斯玻色子的需求。想要把希格斯玻色子性质测量至 1% 的精度，需要可以产生 100 万亿电子伏特能量的设备。
因此，就诞生了 FCC 这样更加庞大的对撞机计划。 FCC 全长 100 千米，被安置在一个环形隧道里，约 6 倍于正在运行的大型强子对撞机（Large Hadron Collider ，简称 LHC）。按 CERN 的规划，这个项目将坐落在瑞士和法国接壤区域。
在下图中，橙色粗虚线即 FCC ，左上角蓝色实现为 LHC ，其周长 27 千米，是目前碰撞能量最大的粒子对撞机。

这个项目实际上分两步，第一步是建造一台高亮度的正负电子对撞机，碰撞能量与 LHC 级别类似。第二步是终极目标，打造碰撞能量为 100 万亿电子伏特的质子-质子对撞机。
正负电子对撞机拥有极高的信噪比，可在极高精度下对希格斯玻色子进行测量，因此又被称为“希格斯工厂” ，专门用于产生大量的“上帝粒子” ，进而探究其性质。中国倡议的环形正负电子对撞机（CEPC），也是和 FCC 第一步大同小异的“希格斯工厂” 。
不管是欧洲的 FCC ，还是中国的 CEPC ，都有一个核心的争议：投入产出比。
欧洲的 FCC 预估造价 210 亿欧元，中国的 CEPC 造价 400 亿元，之后的质子对撞机（SppC），造价 1000 亿元。这些费用通常会由国际社会共同承担，以中国 CEPC 和 SppC 为例，国际贡献 30% ，中国出资 70% 。
如此巨额的投入，却面临着巨大的不确定性。建造更大对撞机的长远目标，是为了探寻“标准模型”之外的新物理，但没有证据表明，暗物质粒子和超对称粒子会出现在新设备的能量范围里。
理论物理学家杨振宁一直旗帜鲜明地反对建 CEPC ， “超对称粒子的存在只是一个猜想，没有任何实验根据，希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子，更只是猜想加猜想” 。美国曾经也有一个这样的项目，叫超导超级对撞机（SSC），因为造价飙升而中途放弃，白白浪费了 30 亿美元。
不过，这样大型的对撞机项目，有的时候会产生技术溢出效应，出现粒子物理领域外的收益。比如，因为要供全球科学家交流信息，欧子核子研究中心诞生了 Web 时代的基础——万维网。因为要计算大量实验数据，该机构又发展出世界最大网格计算环境。