新一代粒子對撞機將比 LHC 大型強子對撞機大三倍

(圖:LHC)

位於瑞士的大型強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)在粒子加速領域仍有很多未完成的工作,但是科學家們已經開始著手設計它的「繼承人」,一個比目前強子對撞機大三倍、威力大七倍的新一代粒子對撞機。

設計及製造下一代強子對撞機預計將需要數十年的時間,正因此,上週 500 多個來自世界各地的科學家聚首德國柏林,期望及早展開準備工作,研究及討論下一代的粒子對撞機——未來圓形對撞機(Future Circular Collider,FCC)的設計。

未來的圓形對撞機

目前 LHC 大型強子對撞機的環形隧道長 27 公里,而未來圓形對撞機的長度將介乎 80 至 100 公里之間,將興建於法國瑞士兩國邊境。

使用雙倍強度磁體設計,科學家預計,對撞機將能以 100 兆電子伏特的強度使粒子束對撞——大約等同 1000 萬次閃電產生的粒子加速水平。

科學家希望,這額外的能量能讓研究人員發現比希格斯玻色子更重的隱藏粒子。另外,研究人員表示,下一代強子對撞機還可以幫助我們開發更多的防輻射材料,能夠用於核反應爐和電力網絡。

目前 LHC 大型強子對撞機的實際體積,而下一代對撞機將比它大三倍之多(圖:UCI)

值得期待的科學發現

正在研究下一代粒子對撞機的團隊希望明年能完成首個計劃提案,但有鑒於上一代強子對撞機由設計至建造完畢總共花了 30 年的時間,我們可能要等待 20 年的時間才能見證未來強子對撞機首次啟動的歷史性時刻。

負責 FCC 計劃的物理學家邁克爾·本尼迪克特(Michael Benedikt)希望,下一代強子對撞機能幫助我們更深入地觀察宇宙的規律:「當研究星系的運動時,我們只能理解和解釋我們所觀察到大約 5% 的東西。」

「但是有一些問題,比如暗物質的存在,我們可以期待未來的發現來解釋。星系和恒星並未按照目前理論預期的方式運動,唯一的解釋是,必定有某些物質的存在,扭曲了它們的運動。」

任務尚未完成

不過,雖然科學家已開始設計它的「接班人」,目前強子對撞機的任務尚未完成。歐洲核子研究組織表示,這大型粒子加速器直至 2035 年仍會繼續進行更多的物理實驗。

大型強子對撞機預計將於未來十年進行升級,提高粒子碰撞的速率、進一步提高其精確度並更名為高亮度大型強子對撞機(HL-LHC)。

陳澤蒞
陳澤蒞 49 文章
明日科學編輯,香港理工大學科學碩士。空餘時間喜歡閱讀、旅遊及為 Arduino 單片機編寫程式。夢想是建立一個非牟利組織,在網絡上推廣平等機會及社會福利。