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《欧洲粒子物理学战略》更新 落实CERN的未来愿景

粒子物理学 CERN LHC 对撞机
发布:2021-02-07 11:15:28    

 15吨重的雕塑追溯了4000年的科学知识,在无量的土地上徘徊,欢迎来欧洲核子研究组织的游客 (图片:欧洲核子研究组织)

欧洲核子研究委员会(CERN)于2020年6月更新了《欧洲粒子物理学战略》(ESPP),为基于加速器的粒子物理学的光明未来奠定了基础。它的20项建议(涵盖短期,中期和长期的引人注目的科学计划的组成部分,以及该领域对社会和环境的影响,公众的参与以及对早期科学家的支持)提出了一个雄心勃勃但审慎的方法在全球范围内实现LHC后的欧洲未来。

无论从LHC的物理潜力以及作为未来能源前沿机器的跳板的角色来看,充分利用LHC及其高光度升级是一个主要优先事项。ESPP将电子正电子希格斯工厂确定为下一个对撞机的最高优先事项。它还建议欧洲及其国际伙伴一起研究未来在欧洲核子研究中心(CERN)的强子对撞机在技术和财务上的可行性,该对撞机的质心能量至少为100 TeV,电子正电子希格斯和电弱工厂为可能的第一阶段。ESPP的另一项重点是加强对各种加速器技术的研发,这是对各种科学计划的持续支持。

现在开始实施CERN的作用是与欧洲及其他地区的其他实验室和机构进行紧密合作,以帮助将ESPP更新的远景科学目标变为现实。CERN最近批准的涵盖2021年至2025年的中期计划(MTP)提供了ESPP愿景的首次实施。

从今年开始,欧洲核子研究中心将按照ESPP更新建议,为“未来圆形对撞机(FCC)”进行可行性研究。首要目标之一是确认在日内瓦地区没有修建100公里长的隧道的抢手货,并筹集建设所需的必要资金。FCC的估计成本不能仅由CERN的预算来支付,并且将需要来自非成员国的特殊捐款以及新的筹资机制。关于使能技术,第一要务是证明在本世纪中叶可以提供100 TeV(或更多)质子与质子在100 km隧道中碰撞所需的超导高磁场磁体。为此,欧洲核子研究组织(CERN)正在实施增强型磁体R&与欧洲及其他地区的行业和其他机构合作的D计划。新鲜的资源将用于探索低温和高温超导材料,为工业化和降低成本开发磁体模型,并建立所需的测试基础设施。这些研究还将在该领域之外具有广泛的应用。最大限度地减少隧道对环境的影响,对撞机和探测器将是另一个主要重点,同时还将最大限度地利用FCC相关技术的转让为社会带来收益。

2020年MTP包括资源,用于继续进行紧凑型线性对撞机关键技术的研发,以及为μ子对撞机进行国际设计研究。追求更先进的加速器技术,以及探测器的研发和量子技术的新举措。

科学多样性是欧洲核子研究组织计划的重要支柱,并将继续得到支持。在2020年MTP中,由CERN主持的“超越碰撞者的物理学”研究的资源已经增加,并且美国和日本的长基线中微子实验的开发将通过CERN中微子平台以强劲的速度继续进行。

巨大的影响希格斯玻色子(希格斯玻色子)的发现具有前所未有的特征,这有助于将粒子物理学的重点转向深层结构问题。此外,微观世界中许多未解决的问题越来越与整个宇宙交织在一起。要在这一丰富而雄心勃勃的基础探索道路上取得持续的进步,就需要进行一次勇敢的全球性实验,涉及我们可使用的所有工具:高能对撞机,低能精密测试,观测宇宙学,宇宙射线,暗物质搜索,引力波,中微子等等。特别是高能对撞机,将继续成为以最小尺度审视自然的必不可少且不可替代的工具。如果能够实现FCC,那么其影响将是巨大的,不仅会影响CERN的未来,

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