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9 通往未来的一扇门(第8页)

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2018年必须被视为一个里程碑,到那时为止所获得的结果将决定未来的所有选择。

如果我们已经收集到新物理学的证据,我们将设计其他加速器来详细研究粒子出现的能量区域。

如果我们没有发现,一方面我们将加强精确测量,另一方面将有必要集中精力实现能量的飞跃。

到那时,在技术和成本允许的情况下,我们有必要建造设想的最强大加速器,尽可能地推动探索的前沿。

当你屏住呼吸,惴惴不安地分析第一次13TeV数据时,改进机器和探测器的紧张工作已经开始了。

目标是进一步提高亮度,并收集高达3000fb-1的数据。

这一阶段的超高亮度被称为高亮度大型强子对撞机,大致覆盖2025—2035年。

因此,大型强子对撞机还有很长的一段路要走,无论是通过直接发现粒子,还是通过寻找与标准模型预测的显著偏差,它将允许对新物理的系统探索。

该加速器将发挥真正的希格斯玻色子和顶夸克工厂的作用。

在没有新物理的直接信号情况下,高亮度大型强子对撞机的统计数据仍然允许对标准模型的决定性参数进行精确测量,这些参数可以间接指示新现象。

与此同时,欧洲对中国和日本未来加速器倡议的回应—未来环形对撞机(FCC)已经启动。

未来环形对撞机项目是一个国际研究小组,旨在为欧洲核子研究组织建造100km的对撞机进行概念设计、定义基础设施和估算成本。

该项目设想了一个100TeV的质子—质子对撞加速器(FCC-HH),并考虑在第一阶段使用大型基础设施作为质子—质子对撞加速器(FCC-EE)。

该提案在2014年提出,并立即得到了国际物理界的大力支持。

该研究小组目前包括来自数十个国家的数百名科学家。

最终报告定于2018年发布,这将成为欧洲在粒子加速器领域制定新战略的基础。

这一决定可能标志着21世纪上半叶的物理学进程。

在这个地区挖掘这么大的隧道本身就是一个挑战。

该地区夹在湖泊和山脉之间,地质情况相当复杂。

新的加速器将穿越整个日内瓦地区,包括日内瓦湖的一段,深度在200~400m之间。

该路线会避开大量的含水层,主要规划在稳定、易开挖的地质地层中。

无论如何,必须在一个人口稠密的城市地区开采和搬运数百万吨的岩石,如果有深达400m的通道,就必须找到合适的方法来运输几十千米以外的人员和物品。

该地区的一大优势是现有的基础设施:从欧洲核子研究组织到大型强子对撞机项目的加速器链(可充当注入器),以及足以满足新机器预期消耗的电力网络。

从物理学的角度来看,首先运行电子和正电子对撞机,然后运行质子—质子对撞加速器,这两个加速器的连续组合是目前为止最优的配置。

一旦隧道准备就绪,第一个安装的就是电子加速器。

现有的技术需要开发,共振磁体和谐振腔的工业生产可以与隧道挖掘工作并行组织。

与已经为大型强子对撞机开发的探测器相比,这些探测器本身并不需要重大创新。

在乐观的情况下,我们可以设想在2018年做出决定,2023年开始建设,并预计在2035年大型强子对撞机的高亮度阶段结束时开始运行。

质子加速器要复杂得多,一方面,要实现工业规模的磁铁生产,还需要几年的发展时间。

预计2040年可启动质子—质子对撞加速器项目,这使我们能够为超导磁体提供最好的解决方案,这将是该项目的核心。

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