经过数年的紧张工作，欧洲核子研究中心(CERN)及其国际合作伙伴完成了一项重要研究，旨在评估未来环形对撞机(FCC)的可行性。这份报告汇聚了全球一千多名物理学家和工程师的专业知识，全面概述了与此类大型项目潜在实施相关的多个方面。
FCC是计划建造的新一代粒子对撞机，其周长约为91公里，有望在2040年代取代CERN目前的旗舰仪器——27公里长的大型强子对撞机(LHC)。FCC的科学动机源自2012年希格斯玻色子的发现，以及基础物理学中其他一系列关键的未决问题。
希格斯玻色子作为迄今为止发现的最简单却最令人困惑的粒子，其特性对我们的生存有着深远的影响。它不仅与电子等基本粒子在宇宙大爆炸后几纳秒内获得质量的机制密切相关，从而允许原子和结构的形成，而且可能与宇宙的命运也有关联，并有望揭示现代物理学的许多未解之谜。
根据《可行性研究报告》的内容，FCC研究计划分为两个可能的阶段：首先是电子-正电子对撞机阶段，作为希格斯、电弱和顶夸克工厂，以不同的质心能量运行;随后是质子-质子对撞机阶段，以前所未有的约100 TeV的碰撞能量运行。这两个阶段的互补物理计划均符合2020年更新的《欧洲粒子物理战略》中规定的最高优先事项。
报告详细涵盖了与此类项目潜在实施相关的广泛方面，包括物理目标、地质条件、土木工程需求、技术基础设施、领土和环境维度考量、加速器和探测器的研发需求、社会经济效益以及成本预算等。
具体来说，FCC电子-正电子级的建设成本估计为150亿瑞士法郎，包括隧道和所有基础设施。这项投资预计将从2030年代初开始，分12年左右完成，涵盖土木工程、技术基础设施、电子和正电子加速器以及四个运行探测器的建设。与LHC的建设一样，大部分资金预计将来自CERN当前的年度预算。
CERN承诺，实验室的任何新项目都将成为可持续研究基础设施的典范。为此，CERN将把生态设计原则融入项目的每个阶段，从设计到施工、运营直至拆除。报告详细介绍了保持FCC环境足迹较低的概念和途径，同时推动新技术造福社会，并发展能源再利用等区域协同效应。
在FCC可行性研究的主要内容中，对撞机环和相关基础设施的布局和放置经过了深入研究，以最大限度地发挥科学效益。同时，研究还充分考虑了领土兼容性、环境和施工限制以及成本因素。在确定首选方案之前，研究团队开发和分析了不少于100种方案，最终确定的环周长为90.7公里，平均深度为200米，设有八个地面站点和四个实验设施。
在整个可行性研究过程中，CERN得到了两个东道国法国和瑞士的鼎力协助，并与当地、地区和国家层面的多个实体进行了密切合作。CERN正在根据东道国各自的框架准备与公众的接触过程，以确保与领土利益相关者进行建设性的对话。
值得注意的是，该报告并不意味着CERN成员国和准成员国已经承诺建设FCC。报告将由各独立专家机构进行审查，然后在2025年11月的专门会议上由CERN理事会审议。理事会可能会在2028年左右决定是否继续推进FCC项目。
粒子对撞机在物理探索中发挥着独特的作用，不仅推动了物理学的前沿研究，还促进了许多与社会相关的领域前所未有的技术发展。这些技术成果广泛应用于医疗应用的超导材料、聚变能研究、电力传输以及医疗和许多其他领域的先进加速器和探测器等。
最后，FCC可行性研究是根据2020年欧洲粒子物理战略更新的建议启动的，并将与科学界提出的替代项目研究一起为该战略的持续更新提供重要意见。
