擁有世界上最大粒子加速器的歐洲核研究組織（CERN）在考慮建一個新的、更大的加速器。近日，該組織的理事會宣佈就此計劃開始一項可行性研究。

歐洲核研究組織現有的大型強子對撞機（LHC）全長27公里，是世界上最大的粒子加速器。他們考慮新建一個全長80～100公里的加速器，這樣的儀器內粒子能達到的最高能量將是現在的7倍。

歐洲核研究組織總負責人賈尼奧蒂（Fabiola Gianotti）說，這個計劃將耗資200億美元。

早在2010年，大型強子對撞機啟用之前，物理學家就開始討論下一代加速器該是甚麼樣子。2000年初，討論的熱點集中在一個30公里長的直線加速器，可以將電子加速撞擊後產生正電子。科學家認為線型加速器與環形對撞機有很好的互補作用。

兩種加速器各有優勢。質子加速器，或環形加速器可以達到更高的能量，有希望發現新的重粒子。可是，質子由不同的夸克組成，撞擊後情況比較複雜；而電子和正電子為無法再分裂的基礎粒子，其撞擊情形很清晰。以前，物理學家經常從質子加速器發現新粒子後，再利用電子-正電子加速器展開進一步研究。

這正是目前科學家構想的大致計劃。2012年，LHC撞出了希格斯玻色子——標準粒子模型預測的最後一種粒子。很多研究者期待有一個電子正電子對撞機進行希格斯玻色子研究。如果發現這種粒子的特性與標準模型不一致之處，意味著物理學家必須更新這套已有40年歷史的理論模型。據信日本一些物理學家考慮建一個直線型對撞機。

不過近幾年，一些物理學家提出另一個計劃，建一個80～100公里長的環形電子-正電子對撞機，用於研究希格斯玻色子。但是這種設計有明顯的劣勢，電子質量很小，在環形軌道內加速的時候，它們將放出大量X射線，損失能量，將限制粒子能達到的最高能量。

但是它也有優勢，這個隧道以後可用於高能質子對撞實驗。其實這正是LHC的歷史——在1989至2000年間，LHC作為電子-正電子對撞機，之後才改為質子對撞機。

目前看來，這是CERN最可能採用的計劃，但這還未確定。一些物理學家已經完成了線型對撞機的設計，這樣的計劃也未被排除。第一階段的可行性研究將於2026或2027年完成，屆時CERN將確定其長期策略。

當然，這還取決於LHC是否還能找到更新的粒子值得研究，否則，恐怕很難說服歐洲政府耗資200億美元，就為了研究希格斯玻色子。◇

 

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