世界还需要新的巨型粒子对撞机吗？

对于更大的粒子加速器，这不是正确的时机。但是设在瑞士日内瓦的欧洲物理中心CERN却有一个大计划。世界上最大的粒子物理设施，目前正在运行世界上最大的粒子对撞机，已宣布其目标是制造更大的机器，这在今天的新闻发布会上发布。

因此，欧洲核子研究组织(CERN)决定要继续进行未来圆形对撞机(FCC)计划的第一步，该计划将在一个100公里(或略微超过60英里)的环形隧道中进行。该机器最终可能达到100兆电子伏特的碰撞能量，大约是当前运行的大型强子对撞机(LHC)的碰撞能量的六倍。通过达到前所未有的高能量，新的对撞机将允许对物质结构进行最深入的研究，并提供发现新粒子的可能性。

尚不清楚能否实现完整的愿景。但欧洲核子研究组织(CERN)宣布，该组织将FCC迈出第一步是“高度优先”的事情：为隧道找到合适的位置并建造一台以类似于LHC的能量碰撞电子和正电子的机器(但是在质子上使用质子)。仅在经过数年的研究和审议之后，CERN才决定继续发展质子之间的高能碰撞。

第一步也被称为“希格斯工厂”，因为它是专门设计用于生产大量希格斯玻色子的。希格斯玻色子(希格斯玻色子)是2012年在欧洲核子研究组织(CERN)上发现的，是粒子物理学标准模型中最终缺少的粒子。使用新机器，粒子物理学家希望更详细地测量其性质以及某些先前发现的粒子的性质。(日本正在考虑建立一个与欧洲核子研究组织希格斯工厂相似目的的线性对撞机，但致力于这一想法的委员会在去年的报告中没有做出明确的决定。中国正在考虑一个圆形核对撞机，其范围和大小与欧洲核子研究组织的整个FCC计划相似。 ，但预计明年才能做出决定。)

但是，如果欧洲核子研究组织的计划得到全面执行，将耗资数百亿美元。由于CERN提出的预算估算通常不包括运营成本，因此无法提供确切的数字。按照大型强子对撞机的运行费用计算，新对撞机的这些费用每年可能至少达到10亿美元。对于可能运行20年或更长时间的设施，这与建筑成本相当。

毫无疑问，这些数字令人eye目。实际上，粒子对撞机是目前最昂贵的物理实验。它们的价格甚至比第二昂贵的实验卫星望远镜更高。

成本如此之高的主要原因是，自1990年代以来，对撞机技术仅进行了逐步改进。结果，当今获得更高能量的唯一方法是建造更大的机器。纯粹的物理尺寸(长隧道，需要填满许多磁铁以及完成这项工作所需的所有人)使粒子对撞机变得如此昂贵。

但是，尽管这些对撞机的成本激增，但它们的相关性却下降了。当物理学家在1940年代开始建造对撞机时，他们还没有完整的基本粒子清单，他们知道这一点。新的测量方法带来了新的难题，并且他们建立了更大的对撞机，直到2012年图片完成为止。标准模型仍然有一些松散的末端，但是通过实验测试这些末端所需要的能量至少要比FCC所测试的能量高出一百亿倍。因此，目前对于下一个更大的对撞机的科学案例还很渺茫。

当然，下一个更大的对撞机可能会取得突破性的发现。例如，一些物理学家希望它可以提供有关暗物质或暗能量性质的线索。

是的，可以希望。但是，没有理由说明构成暗物质或暗能量的颗粒应该出现在新设备的能量范围内。这是假设它们是开始时没有任何证据的粒子。而且，即使它们是粒子，高能碰撞也不是寻找它们的最佳方法。例如，具有微小质量的弱相互作用粒子并不是大型对撞机所追求的。

完全不同类型的实验可以以低得多的成本带来突破，例如在低能量下进行高精度测量或增加处于量子态的物体的质量。拥有更高的能量并不是在物理学基础上取得进步的唯一途径;而是要获得更高的能量。这只是最昂贵的一个。

在这种情况下，粒子物理学家应专注于开发新技术，以使对撞机重新回到合理的价格范围内，并阻止挖掘更多的隧道。地平线上最有前途的技术是新型的“唤醒场”加速，它可以显着减小加速粒子所需的距离，从而缩小对撞机的大小。另一项改变游戏规则的技术是室温超导体，它可以使对撞机所依赖的强磁体更加高效和经济。

研究这些新技术也是欧洲核子研究组织的重点之一。但是，正如策略更新所揭示的那样，粒子物理学家尚未意识到他们的新现实。建立更大的粒子对撞机已经步入正轨。如今，它几乎没有科学的投资回报率，而且几乎没有社会意义。大型科学项目通常会使教育和基础设施受益，但这并非特定于粒子对撞机。如果这些副作用是我们真正感兴趣的，那么我们至少应该把钱投入与社会相关的科学研究。

例如，为什么为什么我们还没有国际气候预测中心呢?按照目前的估计，这将使整个十年的成本“仅”达到10亿美元?与粒子物理学相比，这是花生，但更为重要。还是为什么您最近可能想知道，我们没有流行病建模中心?

这是因为在惯性的基础上分配了过多的科学经费。在过去的一个世纪中，粒子物理学已经发展成为一个庞大的，非常有影响力的和紧密联系的社区。他们将尽可能地继续建造更大的粒子对撞机，这仅仅是因为无论是否有意义，这都是粒子物理学家所做的。

现在是时候了，社会应该采取一种更为开明的方法来资助大型科学项目，而不是继续向以前曾资助过的人们捐款。与测量希格斯玻色子质量的下一个数字相比，我们有更大的问题。