新型強子對撞機規模大 4 倍,將探尋標準模型外的新粒子

作者 | 發布日期 2019 年 01 月 17 日 14:33 | 分類 尖端科技 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly

歐洲核子研究組織(CERN)宣布新的粒子加速器計畫:新世代環狀對撞機(Future Circular Collider,FCC),規模將比目前世上最強大的大型強子對撞機(LHC)大 4 倍,預計 2040 年起投入運營。



大型強子對撞機是一座位於瑞士日內瓦近郊的對撞型粒子加速器,圓周長 27 公里,2012 年時以發現難以捉摸的希格斯玻色子(Higgs boson)而聞名天下,也因此讓粒子標準模型得以完整。

在那之後,大型強子對撞機又陸續找到希格斯玻色子衰變為底夸克、希格斯玻色子與頂夸克同時生成等罕見物理現象,但似乎就此達到機生巔峰,沒有再發現任何超出標準模型的新粒子(如超對稱粒子),也無法解釋暗物質、微中子質量來源、物質/反物質不對稱性等謎題,歐洲核子研究組織物理學家 Francesco Giudice 說,這表明我們需要一台能量更大的新型對撞機,才能突破極限。

該組織已在本月 15 日正式提出報告,其中一個建議就是建造圓周長 100 公里(足以包圍整個日內瓦市)、規模比 LHC 大 4 倍、能量比 LHC 高 6 倍的新型加速器,名為「新世代環狀對撞機」(Future Circular Collider,FCC,暫譯),估計建造成本約 102 億至 229 億美元。

(Source:CERN

新世代環狀對撞機將分階段建成,囊括三台加速器:FCC-hh、FCC-ee、FCC-he,第一階段為 FCC-ee 電子正子對撞機,碰撞能量 365GeV,能讓科學家更精確研究希格斯玻色子如何與另一個希格斯玻色子相互作用;第二階段就是接替 LHC 的新型質子對撞機,能量將高達 100TeV(換算等於 100,000GeV,相較之下 LHC 的最大能量為 16,000GeV)。

建成之後,FCC 將致力於探索未知的 95% 宇宙奧祕:什麼是暗物質?真的有超對稱粒子存在嗎?

但不是每個物理學家都承認更大、更強的粒子加速器是好投資。德國法蘭克福高等研究院(Frankfurt Institute for Advanced Studies)理論物理學家 Sabine Hossenfelder 指出,沒有充分理由相信新型加速器能揭開新物理學,每個人都想得到這件事,但沒人敢談論。

Sabine Hossenfelder 認為,這一筆資金還不如拿去建設一架放在月球背面的電波望遠鏡,或是放置在地球軌道的重力波探測器,投資報酬率都比新型粒子加速器要高。

(首圖來源:CERN

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