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9 通往未来的一扇门(第7页)

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国际直线对撞机是一个由来自世界各地的研究小组参与的项目。

日本已经表示愿意接收这台新机器,并在该国北部的北上山地划出一块区域。

这是一段由白垩纪岩浆凝固而成的极其坚固的山脉,它经受住了灾难性的地震,比如最近摧毁福岛南部的地震。

实际上,在一个几乎一直有微震的地区安装如此精密的机器会让人们产生许多担忧。

人们担心,在这些条件下,在如此小的光束之间产生高强度的碰撞是不可能的,但是日本人非常自信。

真正的问题是现在没有一个国家,包括日本,承诺为所需的80亿美元费用提供大部分资金。

即使是在立即做出决定并尽快获得资金的乐观假设下,也无法在2019年之前开始建设,在2030年前机器也无法运行。

中国立即对这一倡议做出了反应,中国计划大力进军高能物理领域,向世界展示了自己。

这个亚洲巨人提出了一个两阶段项目。

建造一个50km的环,这将容纳一个240GeV的正负电子对撞机(CEPC:环形正负电子对撞机),然后升级为一个能在质量中心产生50~90GeV碰撞的质子加速器(SPPC:超级质子—质子对撞机)。

第一阶段允许对希格斯粒子进行精确研究。

为了降低成本,电子和正电子在一个环内运行,这限制了可以注入的数据包的最大数量。

因此,它的亮度并没有被推到最大,但仍然是线性对撞机的2~3倍,这使得环形正负电子对撞机在这类研究中是一个非常有竞争力的机器。

所需要的技术并不是很先进,它是大型正负电子对撞机已经完成工作的一种发展,并且将利用近年来在加速谐振腔领域所取得的成果。

该机器可以立即建造,秦皇岛地区已经被提议作为一个地点,它是一处靠近大海的山区,距离北京300km,“被称为中国的托斯卡纳地区。”

在中国挖掘一条50或70km长的隧道比在欧洲和美国成本少得多,而且,中国似乎有意愿承担其中的很大一部分成本。

一个现实的估计:预计全球花费约30亿美元,建设时间为6~8年。

如果环形正负电子对撞机建设工程在2020年开始,新的加速器将在2028年开始运行。

该项目的第二阶段,即超级质子-质子对撞机,更加不确定和复杂。

与此同时,比大型强子对撞机更强大的磁铁必须进行工业规模生产,技术仍有待开发。

超级质子-质子有两种选择:12T磁体,可达到50TeV,或19T磁体,可达到90TeV。

不管怎样,被发现的可能性都是巨大的。

即使其潜力的充分开发受到最大亮度值(不会超过LHC的标称值)的限制,超级质子-质子将允许探索一个比大型强子对撞机大4~7倍的能量区域。

有关必要技术的许多不确定性使得估算该项目的成本变得困难,而它的时间跨度可能超过2035年。

西方面临的风险:欧洲和美国

欧洲对加速器物理学未来的战略非常明确。

首先,大型强子对撞机的全部发现潜力仍有待开发。

事实上,新能源领域的探索刚刚开始。

该加速器于2015年恢复运行,能量达到创纪录的13TeV,预计在未来几年将积累大量数据,比发现希格斯粒子时的数据多几十倍。

从现在到2025年,预计将达到300fb-1的统计值。

在未来两年内,大型强子对撞机有望达到100fb-1,而关于TeV规模的新物理信号直接存在的第一个答案将会出现。

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