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9 通往未来的一扇门（第7页）

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。

另一方面，质子加速器的探测器本身极其复杂—它们需要新技术和至少10年的发展，才能开始生产工业规模的各种组件。

电子和正电子对撞机项目专注于希格斯粒子、标准模型的顶夸克和基本参数的精确测量。

预计机器运行在90GeV将产生大量Z玻色子，然后切换到160GeV时产生W玻色子对，上升到240GeV产生与Z玻色子相关的希格斯粒子，最后达到350GeV产生顶夸克对。

对于希格斯粒子与其他粒子的耦合性研究，电子和正电子对撞机期望精确度在1%~0.1%之间。

利用质子—质子对撞加速器100TeV的能量，探索比大型强子对撞机高7倍的能量级将成为可能。

在几个TeV到几十个TeV之间任何新的质量状态都可以直接被识别出来。

如果希格斯玻色子是基本的或者有内部结构，我们也可以理解，也可以研究自发电弱对称性破缺的细节，这对理解我们周围的世界具有决定性的意义。

质子—质子对撞加速器的高亮度，比大型强子对撞机高10倍，最终可以产生数百万的希格斯玻色子，从而将电子和正电子对撞机的精确测量扩展到更难测量的粒子参数。

我们与这个宏伟计划的差距在于，首先，这个项目的成本仍然难以评估，但150亿~200亿欧元的投资是需要的。

另外，许多技术上的困难也不容忽视，要生产16吨或20吨的超导磁体。

为此，由欧洲核子研究组织领导的研究小组正在进行密集研究和开发活动，以期在2018年制造出第一个现实的原型。

他们面临的其他挑战还包括：如何管理束中储存的巨大能量及其平均寿命，如何使用冷却系统来消除真空管辐射产生的热量，以及如何保护系统以及辐射对机器部件本身造成的损害。

还应该记住的是，质子—质子对撞加速器的探测器是比大型强子对撞机要复杂一个数量级的仪器，因此需要进一步的技术飞跃作为支撑。

然而，毫无疑问的是，欧洲正在用未来环形对撞机项目发起挑战，并在关于未来加速器的世界辩论中占据了中心舞台。

另外，美国似乎对这一切保持低调。

那些曾经是该领域无可争议的重要地位的国家，以某种方式参与了欧洲、中国和日本的倡议，但没有提出另一种选择，或正在争取领导讨论中的大型基础设施之一。

美国物理学家最初唯一的提议是回到达拉斯附近的沃克西哈奇，建造欧洲人希望在日内瓦附近建造的100TeV质子加速器。

他们的想法是利用已经为超导超级对撞机挖掘的几十千米的隧道，快速完成87km的长度，并使其成为希格斯工厂，一个类似电子和正电子对撞机的240GeV正负电子加速器。

然后利用得州有利的地质条件，挖掘一条270km长的隧道，装备5T的磁铁（一项众所周知的技术），以达到质子对撞机的100TeV。