Nature | 王贻芳院士：中国可能花费364亿在2027年建造世界上最大的粒子对撞机，选址包括秦皇岛、长沙和湖州

当地时间6月17日，Nature发布新闻，中国或于2027年开始建造世界最大粒子对撞机，与欧洲科学家提议的类似设施相比，该设施耗资 50 亿美元，建造成本更低、规模更大、速度更快。

中国希望在三年内建造一台耗资 50 亿美元的粒子对撞机，抢先于欧洲提出的巨型对撞机。直径 100 公里的环形正负电子对撞机 (CEPC)旨在精确测量希格斯玻色子——一种赋予万物质量的神秘粒子。这些信息可以解答关于宇宙如何演化以及粒子为何以它们的方式相互作用的基本问题。

电子-正电子碰撞的计算机模拟。蓝线代表探测器的一部分。各种颜色的线是电子-正电子湮灭中产生的粒子轨迹。

实线代表带电粒子，它们在探测器的磁场中弯曲。虚线代表中性粒子，不受磁场影响

| 图源：Philippe Plailly

明年，CEPC 的提案将提交中国政府，可能将其纳入其下一个五年计划。根据 6 月 3 日发布的一份综合技术设计报告 ，如果能获得政府支持，建设将于 2027 年开始，耗时约 10 年。该报告估计，这台超大型对撞机将耗资 364 亿元人民币（52 亿美元），这将使其建造和运行成本大大低于欧洲耗资 170 亿美元的未来环形对撞机 (FCC)。如果获得政府批准，欧洲设施将于 2030 年代开始建设。

在其巨大的地下隧道内，CEPC 将以极高的能量将电子和其反粒子正电子碰撞在一起，产生数百万个希格斯玻色子。香港科技大学理论物理学家安德鲁·科恩 (Andrew Cohen) 表示，数量如此之多，研究人员将能够比以往更详细地研究这种粒子。通过更精确地测量希格斯玻色子，研究人员将能够探究超出标准模型（宇宙构成的主要但不完整的理论）的问题，例如暗物质的性质以及为什么宇宙中的普通物质比反物质多。

中国科学院高能物理研究所所长、物理学家王贻芳院士表示，最新报告包括加速器布局设计和组件原型的详细蓝图。报告还评估了三个潜在地点：秦皇岛、长沙和湖州。

「我们现在有信心，这是我们可以建造的一台真正的机器，」王贻芳说。

欧洲粒子物理实验室 CERN 的物理学家弗兰克·齐默曼 (Frank Zimmermann) 表示，中国计划建造的巨型机器的许多部件已在中国其他设施进行测试。CERN 位于瑞士日内瓦附近，是欧洲的粒子物理实验室。其中包括位于北京的接近完工的高能光子源。齐默曼曾担任 CEPC 技术设计报告审查委员会主席，也参与了 FCC 工作。他表示，鉴于中国已经拥有与 CEPC 类似的对撞机——北京正负电子对撞机，高能物理研究所现在可能比 CERN 更擅长这一领域。「他们取得了巨大进展，」他说。

来自国外的帮助

CEPC 国际顾问委员会成员科恩表示，技术设计报告表明，中国有能力在国际研究人员很少帮助的情况下建造 CEPC 的加速器。「如果他们想建造加速器并继续前进，他们可以。」但他补充说，中国可能需要借助外部专业知识来开发对撞机的探测器，而这并不是该报告的重点。

马萨诸塞州波士顿大学粒子物理和量子场论历史学家兼哲学家曹天宇表示，CEPC 可能面临的另一个障碍是在持续的地缘政治紧张局势下吸引其他国家的资金。曹天宇说：「我认为西方将更不愿意帮助中国。」

但争取国际资金的挑战并非中国独有。今年 5 月，德国政府表示不会支付FCC 170 亿美元标价中属于自己的那部分，这对该项目来说是一大挫折。

然而，王教授相信 CEPC 将是国际合作。他指出，在中国的一些大型物理设施中，国际研究人员已经占到 30-50% 的团队，其中包括将于今年开始运行的位于开平的江门地下中微子观测站。「我们相信 [CEPC] 将会是类似的，」他说。

与此同时，王和他的团队正在编写一份工程设计报告，该报告将更详细地概述 CEPC 的建设。「我们正在努力确保我们为这样一个项目做好充分准备，」王说。

文章链接：

https://doi.org/10.1038/d41586-024-02005-4

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