未來圓形對撞機是一個91公里（56.5英里）長的粒子對撞機，旨在取代歐洲核子研究中心在21世紀40年代的大型強子對撞機。

歐洲核子研究中心（CERN）一直處於基礎科學研究的前沿。2012年，大型強子對撞機（LHC）發現了希格斯玻色子的證據，它在為宇宙中的基本粒子提供品質方面發揮了關鍵作用。

利用大型強子對撞機的動力，歐洲核子研究中心的研究人員已經完成了對計劃中的未來圓形對撞機（FCC）的全面可行性研究，該對撞機的周長約為91公里。

FCC是大型強子對撞機的繼任者，有望將基礎物理研究擴展到歐洲核子研究中心目前旗艦儀器的能力之外。

該報告於2025年3月31日發佈，包含了來自世界各地的工程師和物理學家關於FCC可能實施的不同方面的專業知識。

LHC的成就

大型強子對撞機（LHC）是一個跨越100多個國家的合作專案，從1998年到2008年曆時10年建成。它是一個周長16.7英里（27公里）的圓形粒子對撞機，位於日內瓦附近瑞士和法國邊境下方175米（或574英尺）處。

大型強子對撞機的開發是為了説明物理學家探索粒子物理學中公認的和未知的理論。在運行過程中，它最大的成就是在2010年至2012年進行的粒子碰撞基礎上，於2012年發現了希格斯玻色子。

大型強子對撞機主要是質子-質子對撞機，它以相反的方向加速兩束高能質子（原子核中發現的帶正電的粒子），使它們在16.7英里（27公里）長的隧道中的四個點發生碰撞，主要實驗就是在這裡進行的。

自2012年以來，大型強子對撞機經歷了多次升級，提高了性能，使其總碰撞能量超過13 TeV（太電子伏特）。

然而，據歐洲核子研究中心稱，大型強子對撞機預計將在本世紀40年代完成其運行，這就需要以FCC的形式建立下一代對撞機。

FCC：概述

如前所述，FCC的周長預計為56.5英里（91公里），是LHC周長的三倍多。環形地下隧道將位於瑞士-法國地區地下200米（或656英尺）處。

歐洲核子研究中心計劃分兩個階段展開這個專案。

第一階段涉及一個名為“FCC-ee”的正負電子對撞機，在那裡電子將與它們的反物質對應物正電子碰撞。

這個階段將持續大約15年，重點是精確測量，可能會暴露出與標準模型的細微差異。

第二階段是質子-質子對撞機，稱為“FCC-hh”，使用相同的隧道，但設備不同。碰撞的能量將達到100 TeV，幾乎是大型強子對撞機所見能量的8倍。

有了更高的能量，就有可能發現大型強子對撞機無法產生的更重的粒子。它們還可以在以前人造實驗無法達到的能量尺度上研究暗物質成分和物理學。

這一階段預計將持續25年左右。

在CERN成員國和國際合作夥伴達成決定後，FCC的建設預計將於本世紀30年代開始。

推動創新

根據可行性研究報告，FCC在技術上和財政上都是可行的。該報告估計，FCC-ee階段的建設成本約為150億瑞士法郎（或170億美元），預計將在21世紀30年代初開始的12年內分配。

此外，FCC預計將產生積極的經濟影響，創造超過80萬人年的就業機會，這意味著在這段時間內，產生的工作量相當於80萬人工作一年。

FCC將為基礎物理研究做出重大貢獻，但粒子對撞機也促進了醫學和能源等其他領域的技術進步。

因此，FCC可能成為21世紀跨多個領域研究的前沿。