中科院高能所：環形正負電子對撞機料2030年前建成

國際高能物理學界高度關注的環形正負電子對撞機（CEPC）又有了新進展。兩卷本的CEPC《概念設計報告》11月14日在北京正式發布。中科院高能物理研究所所長、CEPC指導委員會主席王貽芳院士透露，CEPC預計于“十四五”計劃時期開始建設，并于2030年前竣工。

CEPC計劃是中國科學家于2012年提出的，旨在高能物理領域探索和理解希格斯粒子性質、宇宙早期演化、反物質丟失、尋找暗物質、真空穩定性等一系列未解的關鍵科學問題和尋找新的物理規律。

計劃提出后，CEPC研究工作組用了兩年多的時間研究，發布了CEPC的《初步概念設計報告》，通過了國際評審并獲得了積極評價。之后，CEPC的設計和預研究團隊又經過3年努力，正式完成了《概念設計報告》。

“在CEPC建設之前，必須以《概念設計報告》為基礎完成關鍵技術預研。項目團隊計劃未來4年間建成一系列關鍵部件原型機，驗證技術和大規模工業加工的可行性。”王貽芳說。

根據最新消息，CEPC的選址，需要考慮地質、造價、交通、環境及當地經濟等多種因素，目前秦皇島、深汕、黃陵、湖州、長春等是CEPC幾個可能入選的地址。預估建設費約需300億元左右。

新發布的CEPC《概念設計報告》內容包含了全世界上千位科學家在過去6年中的研究成果。它分為“加速器卷”“探測器和物理卷”兩卷，分別闡述了加速器和探測器的可行性設計方案以及科學意義，同時也詳細評估了CEPC相對于歐洲核子研究中心大型強子對撞機在科學上的優勢。兩卷本的報告均得到國際權威專家的充分肯定。

中國科學家之所以在2012年提出建設CEPC，是因為那一年歐洲核子研究中心的加速器（LHC）的兩個實驗同時觀測到了希格斯玻色子，其質量比預期要小，只有約125 GeV。這一發現對下一代正負電子對撞機的發展具有關鍵指導意義——我們可以建造能量較低（只需要240GeV就可以）、實驗環境更為干凈、性價比更高的正負電子對撞機，大量產生希格斯粒子從而對其做系統研究，進而發現新的物理現象和物理規律。按照計劃，CEPC擬采用100公里周長的對撞機環形隧道，至少會有兩臺探測器同時進行科學實驗。

據中科院高能所阮曼奇研究員介紹，CEPC將由加速器和探測器兩部分組成。加速器主要負責產生正負電子并加速，最終精確聚焦對撞、制造極端環境，產生具有科學研究價值的物理事件，它把正負電子的能量從零提升到10 GeV，并繼續提高到研究所需的值。然后，再把正負電子送入兩個儲存環進行對撞。而探測器相當于具有可以高速、高精度拍照的立體顯微鏡，用來記錄帶電和不帶電的各種微觀粒子；同時，該“照相顯微鏡”也會采用最新的軟件技術，與最新的大數據、機器學習等發展緊密結合。

按照設想，在為期10年的實驗計劃中, CEPC將生產超過100萬個希格斯玻色子、1億W玻色子和近1萬億Z玻色子。W和Z 玻色子是弱相互作用力的媒介子。在Z玻色子的衰變中, 還將生產出數十億的底層夸克、粲夸克和陶輕子，這些有助于科學家在大范圍內直接尋找新的物理現象和物理規律。