环形正负电子对撞机预计2030年前建成

受到国际高能物理界高度关注的环电子正电子对撞机(CEPC)取得了新的进展。两卷本的《CEPC概念设计报告》于11月14日在北京正式发布。中国科学院高能物理研究所所长、指导委员会主席王院士透露，将在“十四五”期间开工建设，2030年竣工。

CEPC于2012年由中国科学家提出，旨在探索和理解一系列尚未解决的关键科学问题，并在高能物理领域发现新的物理规律，如希格斯粒子性质、宇宙早期演化、反物质损失、暗物质搜索、真空稳定性等。

该计划提出后，CEPC研究工作组花了两年多时间研究并发布了CEPC的初步概念设计报告，该报告通过了国际评审并获得了积极评价。之后，经过三年的努力，CEPC设计和前期研究团队完成了概念设计报告。

“在CEPC建设之前，我们必须根据概念设计报告完成关键技术的前期研究。项目团队计划在未来4年内构建一系列关键组件的原型，以验证技术和大规模工业加工的可行性。”王对说道。

根据最新消息，CEPC的地理位置需要考虑很多因素，如地质、建筑成本、交通、环境和当地经济。目前，秦皇岛、神山、黄陵、湖州和长春是CEPC被选中的几个可能地点。据估计，建设成本约为300亿元。

最新发布的《CEPC概念设计报告》包含了过去六年来全球数千名科学家的研究成果。分为“加速器体积”、“探测器体积”和“物理体积”两卷，分别阐述了加速器和探测器的可行性设计方案和科学意义，并详细评价了CEPC相对于欧洲核子研究中心大型强子对撞机的科学优势。这份两卷本的报告得到了权威国际专家的充分肯定。

中国科学家在2012年提出建造CEPC的原因是，希格斯玻色子在那一年在欧洲粒子物理研究所(CERN)的加速器(LHC)的两次实验中同时被观测到，而且它的质量比预期的要小，只有大约125GeV。这一发现对下一代正负电子对撞机的发展具有重要的指导意义——我们可以建造一台能量更低(只需要240GeV)、实验环境更清洁、性价比更高的正负电子对撞机，产生大量的希格斯粒子对其进行系统研究，进而发现新的物理现象和规律。根据该计划，CEPC计划使用一个周长为100公里的圆形对撞机隧道，并且至少两个探测器将同时进行科学实验。

据中国科学院高能研究所研究员阮曼琪称，CEPC将由一个加速器和一个探测器组成。加速器主要负责正电子和正电子的产生和加速，最终精确聚焦于碰撞，创造极端环境，产生具有科学研究价值的物理事件。它将正电子和正电子的能量从零增加到10GeV，并继续增加到研究所需的值。然后，正负电子被送入两个储存环进行碰撞。该探测器相当于一台高速高精度摄影的立体显微镜，用于记录各种带电和不带电的微观粒子。同时，“照相显微镜”还将采用最新的软件技术，与大数据和机器学习的最新发展紧密结合。

据设想，在10年的实验计划中，CEPC将产生100多万希格斯玻色子、1亿个W玻色子和近1万亿个Z玻色子。w和Z玻色子是弱相互作用力的介质。在Z玻色子的衰变中，还会产生数十亿个底夸克、迷向夸克和轻子，这将有助于科学家直接在大范围内发现新的物理现象和定律。