在探尋「上帝粒子」和暗物質的路上，歐洲又往前走了一步。
6 月 19 日，歐洲核子研究組織全票通過《2020 歐洲粒子物理戰略》，決定最高優先等級就是研究希格斯玻色子（即「上帝粒子」）和推動高能物理學。
故歐洲核子研究中心通過決策，計劃建造耗資 210 億歐元的高能物理實驗機──新世代環狀對撞機（Future Circular Collider，FCC）。
這是一項長期計畫。2013 年《歐洲粒子物理戰略》更新時，就開始進行概念設計研究，打算建造一台比 LHC 能量更高的環狀對撞機。
LHC 全稱「大型強子對撞機」（Large Hadron Collider），是目前規模最大的粒子物理實驗機器，FCC 正是 LHC 的繼任者。
2012 年，科學家透過 LHC 對撞實驗，證實希格斯玻色子存在，補上粒子物理學「標準模型」最後一塊也最重要的拼圖。
「標準模型」是微觀現象的物理學基本理論，用於解釋物質世界的基本構成及相互作用。
理論認為，希格斯玻色子是「質量之源」。其他粒子透過和希格斯玻色子相互作用，才能產生質量，接著有引力，最終形成宇宙和生命。因此，希格斯玻色子有另外一個廣為人知的稱號：上帝粒子。
從 1960 年代「標準模型」提出，到 2012 年證實希格斯玻色子，花了 50 年。這半世紀裡，立下汗馬功勞的除了粒子科學家，還有造價動輒十億百億的高能粒子加速器。
能量更高的對撞機，意味著什麼？
大型對撞機其實可視為特殊的粒子加速器。加速器並不是什麼稀奇東西，電視和電腦顯示器的顯像管，從原理來說，就是小型電子加速器。但像 LHC 這類高能粒子加速器，世界僅此一台。
在加速器裡，科學家將（帶電）粒子加速到非常快（最快可接近光速，但無法超越光速），使其具非常高能量，然後轟擊到目標粒子。
兩顆粒子碰撞後，會碰出新粒子，就是科學家要觀測的對象。過程好比把兩個核桃相撞，外殼破掉後，得到裡面的核桃仁。
自 1931 年第一台圓形迴旋加速器發明出來，這種裝置已發生翻天覆地的變化。第一台圓形迴旋加速器只有巴掌大，直徑約 11 公分，造價 25 美元，從設計到建成不到一年。而 LHC 長 27 公里，造價超過 50 億瑞士法郎，從提出設想到成功實驗，歷時 25 年。
變化如此大的背後，都是為了更高的碰撞能量。對粒子物理實驗而言，如果想看到更小的物質，就必須用更快速度碰撞，以產生更高的能量。第一台圓形迴旋加速器的能量只有 8 萬電子伏特，LHC 的碰撞能量是以兆計算，且還經過多次升級，讓粒子物理實驗不斷突破。
2011 年底，科學家發現希格斯玻色子存在的跡象，但還無法完全確定。2012 年 4 月，為了精準擷取希格斯玻色子，歐洲核子研究中心把 LHC 的最高能量，從 7 兆電子伏特升到 8 兆電子伏特。
擷取「上帝粒子」後，歐洲核子研究中心又多次升級 LHC。2015 年 5 月，將 LHC 對撞能量升到 13 兆電子伏特。
2018 年 12 月再次停機升級，2021 年 5 月重啟後，對撞能量將達 14 兆電子伏特。
2025 年最後一次停機，直至 2027 年升級為「高亮度 LHC」。雖然對撞能量沒有提升，但能產生更多碰撞，積累資料將超過 LHC 10 倍。
儘管 LHC 多次升級，但對粒子物理來說，想更上一層樓，就得建造更大的實驗機器。
擷取「上帝粒子」後
擷取希格斯玻色子後，「標準模型」完整了，但科學家的工作沒有停止。不管理論還是實驗結果，都表明這不是物質原理的終點。
「標準模型」能涵蓋宇宙大爆炸後許多物理過程和現象，但卻無法解釋暗物質、暗能量及物質和反物質不平衡的問題。補充「標準模型」漏洞的「超對稱理論」可解釋暗物質、暗能量，但預言的超對稱粒子，至今還沒有找到。
諸多還沒解開的物理謎團，需要新物理來解釋。而精準測量「標準模型」的核心──希格斯玻色子，被認為是搜尋新物理的最好破口。
LHC 多次升級的情況下，最大對撞能量也只到 14 兆電子伏特，無法滿足精確測量希格斯玻色子的需求。想把希格斯玻色子性質測量至 1% 精確度，需要能產生 100 兆電子伏特能量的裝置。
因此，就誕生了 FCC 對撞機計畫。FCC 全長 100 公里，安置在環形隧道裡，約 6 倍於正在運行的 LHC。按 CERN 的規劃，FCC 將坐落在瑞士和法國交接處。
下圖白色圓圈即 FCC 占地，左上角藍色為 LHC 現址，長 27 公里，是目前碰撞能量最大的粒子對撞機。
FCC 計畫分成兩步，第一步是建造高亮度的正負電子對撞機，碰撞能量與 LHC 類似。第二步是終極目標，打造碰撞能量為 100 兆電子伏特的質子─質子對撞機。
正負電子對撞機擁有極高信噪比，可在極高精準度下測量希格斯玻色子，因此又稱為「希格斯工廠」，專門產生大量「上帝粒子」探究性質。中國提倡的環形正負電子對撞機（CEPC），也是和 FCC 第一步大同小異的希格斯工廠。
不管歐洲 FCC 還是中國 CEPC，都有個核心爭議：投入產出比。
歐洲 FCC 預估造價 210 億歐元，中國 CEPC 造價 400 億人民幣，之後的質子對撞機（SppC）更造價 1,000 億人民幣。這些費用通常由國際社會共同承擔，以中國 CEPC 和 SppC 為例，國際貢獻 30%，中國出資 70%。
如此巨額投入，卻面臨極大不確定性。建造更大對撞機的長遠目標，是為了探尋「標準模型」外的新物理，但沒有證據表明，暗物質粒子和超對稱粒子會出現在新裝置的能量範圍。
理論物理學家楊振寧一直反對建設 CEPC，「超對稱粒子只是猜想，沒有任何實驗根據，冀望用極大對撞機發現猜想粒子，只是猜想加猜想。」美國曾也有類似計畫，名叫「超導超大型加速器」（Superconducting Super Collider，SSC），因造價飆升而中途放棄，浪費了 20 億美元。
不過大型對撞機計畫有時候會產生技術外溢效應，出現粒子物理領域外的收益。如要供全球科學家交流資訊，歐子核子研究中心誕生了 Web 時代的基礎──全球資訊網；因要計算大量實驗資料，又發展出世界最大網格計算環境。
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