我们为什么需要欧洲核子研究中心建造价值160亿欧元的新粒子对撞机？

未来环形对撞机可能揭开宇宙的一些秘密

本周，欧洲的物理学家们公布了一项耗资160亿欧元的计划，旨在建造世界上最昂贵的纯科学研究仪器。

他们计划在瑞士-法国边境地下建造一个91公里的巨型粒子加速器，在这里，亚原子粒子将几乎以光速相撞。

这个项目引发了一场辩论，关于这么多资金是否应该投入到基础研究中，或者用于更实际的问题上，如大流行病准备和气候变化。

日内瓦附近的欧洲核子研究中心（Cern）提议的未来环形对撞机（Future Circular Collider）可能看起来是对将不得不为其买单的政府的奢侈要求，当许多其他研究领域急需公共资金时。但是，一个先进的社会应该准备为延伸我们对宇宙的了解的努力买单，无论是粒子对撞机还是空间天文台，如同样成本高昂的詹姆斯·韦伯（James Webb）望远镜。

欧洲核子研究中心当前的27公里大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）建造的主要目标是：产生并描述希格斯玻色子，这是一个长期寻求的粒子，它赋予宇宙其他组成部分质量。

LHC在2012年成功实现了这一目标，自那以后，它一直在推进亚原子物理学的知识，但没有在科学媒体之外制造头条新闻。

FCC没有如此明确的任务，它可能发现的东西是无法预测的，尽管它的亚原子碰撞的能量将远高于地球上之前实现的任何能量，物理学家们有信心，他们对自然界最小尺度的理解将得到提升。

可能的发现包括构成宇宙主导力量的神秘暗物质和暗能量的本质，甚至可能有关于如何调和物理学的两个主导理论：

相对论和量子力学的线索。

如果欧洲核子研究中心（Cern）的23个欧洲成员国在明年完成的可行性审查后同意建造未来环形对撞机（FCC），那么详细规划、建造和调试至少需要二十年的时间。

这一过程将在低温学、超导性、磁技术和计算机技术等领域带来实际进展。

正如欧洲核子研究中心喜欢提醒我们的，它在1989年发明了万维网，以便全球科学家之间共享数据。

但是，技术衍生品的承诺在很大程度上是次要的理由，投资FCC的原因是为了获得有关宇宙运作方式的基础知识，这在文化或哲学意义上将是有益的。它也可能在遥远的未来通过我们今天无法预见的应用实际上带来回报，正如21世纪的技术在从计算机到卫星导航的领域依赖于对量子理论和相对论的理解，这些理论的基础几乎是一个世纪前由开创性物理学家奠定的。

FCC的初步预算160亿欧元包括建造其地下环、相关基础设施和四个实验站，用于追踪由亚原子碰撞产生的无数粒子。像任何大型资本投资一样，预算可能会远远超出原始估计，而且运行实验将花费数十亿欧元更多，但成本将在许多年内分摊，由许多国家共同承担。如果FCC得以实施，它将只占世界基础研究总支出的一小部分，该支出每年超过一千亿美元。

虽然FCC将是一个由欧洲主导的努力，但欧洲核子研究中心将期望从其他地方获得实质性贡献，特别是美国，但也包括日本、中国、印度等国。

它应被视为一项在地缘政治动荡时期急需的全球合作，以更好地理解我们所有人生活的宇宙。