沉寂四年多之后，歐洲核子研究中心（CERN）對外公布了與國際合作者多年調查撰寫而成的《未來環形對撞機（FCC）可行性研究報告》，并于4月1日舉行了線上媒體發布會，宣告著該項目向著真正落地又邁進了一步。

▲FCC質子-質子對撞機的藝術設想圖，來源PIXELRISE

預計成本為170億美元的FCC擬建周長為91公里，平均深度達到地下200米，跨越瑞士和法國，擁有8個地面實驗觀測站，最多進行4次實驗，擬從2040年中期開始運行以取代屆時“退休”的LHC。據《可行性報告》所述，FCC研究計劃分為兩個階段：第一階段為FCC-ee （正負電子對撞機，2040年中期開始運行），作為希格斯、電弱相互作用和頂夸克工廠，以不同的質心能量運行約15年；第二階段是FCC-hh （質子-質子對撞機，2070年開始運行），以保守估計的85TeV至100TeV碰撞能量運行約25年。

FCC項目計劃時間線：

1

2025

CERN理事會審核FCC可行性研究報告

2

2028年

CERN成員國和國際合作伙伴做出最終決定

3

2030年起

啟動建設工程

4

2024年中期起

正式開始兩階段的運行——FCC-ee和FCC-hh

FCC項目的科學動機源于2012年LHC證實的希格斯玻色子，以及基礎物理學中其他懸而未決的關鍵問題[1] ：希格斯玻色子的起源；宇宙中以物質存在為主導的起源；質量和味的源頭；暗物質的本質；探索粒子標準模型之外；以及奇異天體物理學和宇宙信號之間的關系。

盡管科學目標宏偉，探索道路漫長，FCC項目仍然引發了媒體不少質疑。在發布會上，最大的質疑之聲是面對如今不斷變化的國際局勢，成本高達170億美元的FCC項目是否仍然能夠獲得CERN成員國的支持？對此，CERN總干事Fabiola Gianotti信心滿滿地表示，盡管在過去幾年全球經歷了新冠疫情、經濟衰退、俄烏沖突等諸多嚴重問題，成員國也確實承受著一定經濟壓力，但他們并沒有提出減少對該項目的貢獻。當然，CERN也在積極與包括美國在內的各國際伙伴商議財務細節，不過目前暫時無法透露更多信息。

另外，FCC項目并不是目前世界上唯一擬建的大型對撞機項目，與會記者提到了中國的巨大圓形對撞機（CEPC）項目，兩者無論從工程設計到技術路線都大同小異，可能彼此會形成競爭之勢。Gianotti表示CERN的出發點是從全球視角下為粒子物理學的未來發展提供專業意見和項目可行性建議。此外，CERN已成功建造并運行了五臺對撞機，在基礎設施、專業知識和人才儲備等方面都具有一定優勢。而CERN理事會輪值主席Costas Foudas的態度則更鮮明些，當年美國熱議超導超大型對撞機（SSC）項目的時候，歐洲也正好同時提交了LHC項目提案。如今的情況很類似，除非FCC項目最終遭到理事會否決，不然歐洲需要也不懼一較高下。

▲LHC與FCC的對比圖，來源：CERN

早在2020年，CERN發布的《歐洲粒子物理戰略更新報告》中就正式提出計劃建造繼現有大型強對撞機（LHC）之后更高能、更靈敏、更小尺度上觀測的對撞機。如今，全球 FCC 合作組織由來自30 多個國家的 150多個機構組成，同時仍在尋找新的合作伙伴共同研發。

[1]來自可行性報告第一冊：物理、實驗部分

https://cds.cern.ch/record/2928193/files/CERN-FCC-PHYS-2025-0002.pdf

編譯：金燁

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