新型大强子对撞机已有设计方案,预计2040年投入运行

“大型强子对撞机”(Large Hadron Collider,简称“LHC”)是粒子物理科学家们为了探寻新的粒子、以及微观量化粒子而建造的机制设备,欧洲大型强子对撞机是迄今为止最大、能量最高的粒子加速器,它坐落于日内瓦附近的侏罗山下100米深、总长为17英里(含环形隧道)的隧道中。2008年9月10日,前任的项目负责人林恩.埃文斯亲自启动了欧洲大型强子对撞机的首次测试,意味着人类步入高能物理研究的新时代。当大型强子对撞机在2010年开始收集数据时,粒子物理学家们曾希望,除了希格斯玻色子之外,它还能爆发出其他的新粒子,且打破其与标准模型长达数十年的僵局,不过,它并没制造出新粒子。近日,欧洲粒子物理学家们发布了新型大强子对撞机的设计方案,它将应用于精确研究希格斯玻色子之间如何相互作用,还有益于暗物质、反物质的相关研究工作。

新型大强子对撞机已有设计方案,预计2040年投入运行

(LHC)

欧洲粒子物理实验室(简称“CERN”)发布的报告中,呼吁建造一个周长为100公里的巨型粒子加速器,用以详细的研究希格斯玻色子,研究人员将这一台新型大强子对撞机称为“未来环形对撞机”(简称“FCC”),预计它会花费90亿欧元。若未来环形对撞机的建造计划顺利实施和建成的话,则欧洲大强子对撞机关闭之后,于2040年左右开始运行。

据《科学》杂志介绍,欧洲大强子对撞机把质子加速对撞、以产生极高能量的碰撞,相对而言,设计方案中的未来环形对撞机以欧洲大强子对撞机1/35的能量,将电子粉碎成它的反物质对应物——正电子。电子和正电子的碰撞仍可产生希格斯玻色子,但二者的碰撞比质子的碰撞更干净、更容易分析——因为质子是“夸克”和“胶子”等等粒子组成的杂合物体。

新型大强子对撞机已有设计方案,预计2040年投入运行

(LHC)

未来环形对撞机会搜寻和比较希格斯玻色子的衰变方式和标准模型预测之间的差异,寻找粒子物理学家们现有的标准模型之外的物理学线索,它还可能是另一种未来质子对撞机的基石,这一未来质子对撞机的能量可达欧洲大强子对撞机的7倍以上,故而有望爆发和产生新粒子。据欧洲粒子物理实验室透露,这一未来质子对撞机会花费150亿欧元,于2050年之后投入运行。

不过,欧洲的粒子物理学家们正面临着激烈的竞争,日本的粒子物理学家们希望建造一个20公里长的直线对撞机,它也可以碰撞电子和正电子、进而产生希格斯玻色子,中国的高能物理研究所也筹备着一个两倍于欧洲大强子对撞机的环形粒子对撞机,其周长可达52公里、对撞能量高达70 TeV,耗资30亿美元,预计2028年投入使用。

新型大强子对撞机已有设计方案,预计2040年投入运行

(LHC)

小考题:你认为“未来环形对撞机”能否建成?欧洲的各个国家会为粒子物理学家们的计划掏腰包么?欢迎你留言讨论。

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