新一代粒子加速器計劃：比大型強子對撞機大3倍，能量高7倍

前沿物理學的進步得益於強大的粒子加速器，通過高能粒子的碰撞，物理學家逐漸理解了宇宙的本質。目前，大型強子對撞機（Large Hadron Collider，LHC）是世界上最大、能量最高的粒子加速器，但不久之後它的地位將會被打破。

根據科學家，LHC將一直運行到2020年代中期，屆時可能需要10年的升級才能提高粒子的碰撞速率。LHC大大提高了我們對物質和標準模型的理解，但無法確認標準模型的每一個方面，也無法探索關於宇宙的其他關鍵問題。LHC存在極限，因此，為了實現更高的能量的碰撞，需要尋求LHC的繼任者。

本周，未來環形對撞機（Future Circular Collider，FCC）組織了一次國際研討會，數百名科學家齊聚德國討論下一代粒子加速器的建造。根據初步擬定的計劃，新一代粒子加速器長度將達到80至100公里，這是LHC的3倍，而能量則為LHC的7倍。

鑒於LHC花了近30年的時間才得以建成，預計其繼任者的建造也將需要幾十年的時間才能完成。當完成後，新一代粒子加速器將會以大約1000萬倍閃電的能量把高能粒子束撞向對方，這將會進一步揭開宇宙的奧秘，包括神秘的暗物質和暗能量。

FCC的負責人Michael Benedikt教授指出，當科學家在研究星系的運動時，他們只能理解和解釋觀測到的5%。星系和恆星的運動並未按照理論預言的方式運動，唯一的解釋是另外95%看不見的東西扭曲了它們的運動，這就是科學家設想中的暗物質和暗能量。

目前，LHC最重大的發現就是探測到了上帝粒子——希格斯玻色子，這是標準模型預言中的一種難以捉摸的粒子，它被認為是賦予宇宙萬物質量的粒子。此外，LHC也有助於癌症治療和醫學成像。

科學家認為，下一代粒子加速器可能會引發物理學和醫學以及其他領域的更大突破。未來環形對撞機具有更高的精度和能量，可以探測到LHC之外的新粒子以及相互作用，這可能是理解此前無法解釋現象的關鍵。

為LHC的繼任者所需的技術鋪平道路，研究人員正在測試先進低溫束真空系統的原型。該計劃將需要大量的國際合作和資金，而且還需數十年的時間才能建成。

科技發展的水平取決於基礎科學發展的水平，而基礎科學的發展是依賴於對物質微觀結構的認識，這就需要藉助強大的粒子加速器。

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