如果我們不去推動物理學向前發展，就永遠也不會知道已知之外的未知是什麼。
從最基本的角度來說，宇宙是由什麼組成的？這個問題驅使著科學家們數百年來不斷推動科學向前發展。即使我們已經探索了一切可探索的方向，對科學依舊是一知半解。雖然大型強子碰撞型加速器（以下簡稱LHC）發現了希格斯玻色子，並在本世紀初建立了標準模型，我們已知的粒子總數也只是佔了整個宇宙能量的5%。
我們不知道暗物質是什麼，但是間接證據是壓倒性的，暗能量也一樣。或者像是為什麼基本粒子有質量，而中微子不是無質量的這樣的問題，亦或是“為什麼宇宙是由物質構成，而不是由反物質構成的？“這種問題。目前我們現有的工具和研究還無法回答這些當代物理學關於存在之謎的問題。粒子物理學如今正面臨一個十分兩難的困境：繼續努力，還是直接放棄。
圖解：粒子物理學的標準模型解釋了四種力中的三種（不包括引力）。一整套已發現的粒子和它們之間的各種相互作用。無論還有沒有額外的粒子，和/或者由碰撞機產生的可發現的相互作用力都是有爭議的課題。但是如果我們跨越已知的能量前沿去探索，才會知道什麼是合適的。（短期物理教學專案/能源部/國家科學基金會/勞倫斯伯克利國家實驗室）
我們都知道，粒子和互動作用都是由粒子物理學的標準模型加上引力、暗物質和暗能量控制的。而在粒子物理學實驗裡，標準模型可以獨自進行控制。6夸克，帶電輕子和中微子、膠子、光子、標準玻色子和希格斯玻色子都是由此預測出的。而且每種粒子不但被發現了，它們的性質也已經透過測試得到確認了。結果就是，標準模型可能見證了自己的成功。每個粒子和反粒子的質量、自旋、壽命、相互作用力、衰變率都經過計算，也都符合標準模型的每個預測。
我們的宇宙有著海量的謎團尚未解開，而粒子物理在如何解開以及在哪裡解開這些謎團上都無法給出實驗性指示。
圖解：帶著最後的堅持，標準模型中的粒子和反粒子現在終於都探測出來了，希格斯玻色子在本世紀初也降臨在LHC中。所有這些粒子都可以由LHC的能量產生，這些粒子的質量決定了能夠明顯描述它們的基本常數。基於標準模型，量子場理論可以很好的描述清楚這些粒子，但是他們無法描述所有事物，比如暗物質。（伊森·西格爾／超越銀河系）
聽上去很誘人，所以，假設建造一個超級粒子碰撞機可能會是一場無用功。實際上，這種情況還是有可能發生的。粒子物理學的標準模型對發生在粒子間的配對有明確的預測。現在仍有一點可憐的既定引數，不難想象，下一代對撞機不會發現新的粒子。
最重的標準模型粒子是ｔ夸克，需要用１８０千兆伏的能量才能產生。當LHC的能量達到１４萬億伏（大約是ｔ夸克所需能量的８０倍）時，我們可能不會再發現新的粒子，除非有超過百萬倍的能量。這也是最令人恐慌的：理論上存在的「能量荒漠」已經成數量級的擴張了。
圖解：超越標準模型的新物理學一定存在，但可能要等目前地球上的對撞機產生的能量遠遠超過現有水平。因此，這個設想是真是假，我們唯一能做的就是觀望。同時，未來的對撞機比其他工具更能讓我們對粒子進行深入的探索。到目前為止，LHC已經無法顯示出任何超越已知標準模型的粒子了。（回顧宇宙．CA）
但是仍可能有新的物理學在超越我們現有探索到的適度規模中出現。標準模型中有很多理論上的擴充套件是很普通的，在這些擴充套件中，有許多來自標準模型的預測偏差都可以由下一代對撞機探測到。
如果我們想知道宇宙真正的奧秘是什麼，我們需要去觀察。這意味著要把現階段粒子物理學的研究前沿推進到一個全新的未知領域。現在，爭論的焦點在於多樣化處理，雙方各執一詞。然而，還有一個無法擺脫的噩夢，那就是我們並非看不到，也發現不了任何東西，而是內部鬥爭和無法團結一致將導致實驗物理學總是失敗，這也將導致我們無法擁有下一代對撞機。
圖解：一個假想中的新加速器，可能是一條很長的，直線型裝置，也可能建於地下巨大的隧道中，會降低新粒子的敏感度，這是以前和現在的對撞機都做不到的。幾時能達到，我們也無法保證一定會發現新的粒子，但如果不做任何嘗試，那麼一定會一無所獲。（國際直線對撞機（ＩＬＣ）聯合實驗室）
在決定接下來建造一個怎樣的對撞機時，有兩種普遍的選項：輕子對撞機（電子和正電子加速併產生碰撞）；另一種是質子對撞機（質子加速併產生碰撞）。輕子對撞機的優點是：
輕子是點粒子而不是複合粒子，
碰撞產生的新粒子將１００％繼承由電子和正電子碰撞產生的能量，
訊號質量好，易於捕捉，
並且能量可控，也就是說我們可以選擇將能量調整到特定比率，從而使產生新粒子的可能性最大化。
總的來說，輕子對撞機適用於精密研究，而自從大概２０年前大型正負電子對撞機投入使用以來，我們就再也沒有過尖端裝置了。
圖解：在各種電子／正電子（輕子）對撞機的質心能量裡，各種希格斯粒子的產生機制可以達到顯效能量。環型對撞機可以達到更高的碰撞比率，以及更多的Ｗ、Z、H、ｔ粒子產出率；直線型對撞機能夠達到更高的能量值，讓我們能夠研究希格斯粒子的產生機制，環型對撞機則無法做到這一點。這也是直線型輕子對撞機的一個主要優勢。如果他們只是耗能低（就像之前提到過的ILC），那就沒有理由不去選擇環型對撞機了。H. ABRAMOWICZ ET AL., EUR. PHYS. J. C 77, 475 (2017)
儘管希望渺茫，除非大自然能夠仁慈地讓輕子對撞機直接發現一種新粒子，但這樣還不如賭一把能夠找到超越標準模型中的粒子的間接證據。我們已經發現了W和Z玻色子、希格斯粒子，ｔ夸克，而輕子對撞機可以透過各種管道大量的製造它們。
我們建立有意思的專案越多，對標準模型的研究探索就會越深入。比如說，LHC能夠告訴我們，如果標準模型降至１％電平（標準），希格斯粒子是否還會如常運動。在標準模型的一個廣泛的擴充套件系列裡，允許～０.１％的偏差值，而這對未來的輕子對撞機提供的可能是最合理的物理限定。
圖解：對一觀測到的希格斯粒子衰退路徑VS．標準模型協議，其中包含來自ATLAS（超環面儀器）和CMS（內容管理系統）的最新資料，協議內容令人震驚，也讓人沮喪。到２０３０年，LHC將會獲取將近５０倍的資料，但是對很多衰退路徑的精度準確率只有極小的比率。未來的對撞機應當透過多個數量級提高這一比率，已顯示出潛在的新粒子的存在。
這類精細研究對我們尚未發現的粒子或內部作用力有著無法想象的敏感度。當我們製造出一種新的粒子，它就會有一組特定的分支比率，也有可能會有多個衰退路徑。標準模型為這些比率提供了準確的預測。因此，如果我們搞出百萬千萬億萬這樣粒子，對它們的分支比率值的計算將達到前所未有的精度。
如果你想得到更合理的物理限定，就需要更優秀的資料。這不只是技術上的考量，下一步決定用哪種型別的對撞機，不包括從哪、怎樣得到精良人才、基礎設施及支援，以及可以在哪裡修建（或直接在已有的基礎上修建）強大的試驗性、理想物理社群。
圖解：將一臺直線型輕子對撞機和粒子物理社群繫結，組成理想的研究LHC物理學，這種想法幾十年前就有了，但要建立在LHC能發現不同於希格斯粒子的新粒子的假設上。如果我們想用標準模型的粒子的精準測試對新物理學做間接研究，那麼直線型對撞機就不如環型對撞機了。
輕子對撞機一般有兩種機型：環型和直線型。直線型對撞機原理很簡單：在一條直線上給粒子加速，讓它們在中點產生碰撞，如果加速技術達到完美，一條１１公里長的直線型對撞機能達到３８０千兆伏的能量，足以產生出W、Z、希格斯粒子或達到產量的極大值。２９公里的直線型對撞機，能量會達到１.５萬億兆伏，５０公里能達到３萬億兆伏。當然，建造成本也會隨著長度的增加而漲到天文數字。
在同等能量級別下，直線型比環型更便宜點，因為只要挖一個小一點的管道就能得到同等的能量，並且不用承擔因同步加速器輻射而造成的能量損耗，從而使它們能夠激發出更多的潛在能量。但環型對撞機有個巨大的優勢，它們能夠產生更多的粒子和碰撞。
圖解：未來環型對撞機的修建只是一個提案，到２０３０年，LHC的後代將達到１００公里的周長，是現在地下管道的４倍。在現有的磁力技術下，輕子對撞機的W、Z、H、ｔ粒子產出量將比過去和當下對撞機的產出高~1⁰⁴倍。(CERN （歐洲核子研究委員會）/ FCC（美國聯邦通訊委員會） 研究)
一臺直線型對撞機如果能產生比前代對撞機（如LEP）多１０到１００倍的碰撞（這取決於能量的多少），那麼環型對撞機則可以輕易做到：在產出Z玻色子所需的能量值下，產生一萬倍的碰撞。
儘管環型對撞機在產生希格斯粒子上比直線型對撞機的比率更高，但在產出ｔ夸克上的能量需求上就失去了它的優勢，可並且完全無法超越直線型對撞機，在這一點上，直線型對撞機佔絕對優勢地位。
由於發生在這些重粒子上的所有衰變和產生過程都縮放為碰撞次數或碰撞次數的平方根，環型對撞機是有深入探索物理學的潛能的，其靈敏度是直線型對撞機的數倍之多。
大量不同的輕子對撞機，它們的光度（用來衡量碰撞率及可進行檢測的數量），類似於質量中的碰撞能量的功能。要注意紅線，這是環型對撞機的一個選擇，提供比直線型對撞機更多的碰撞。但隨著能量的增加，優勢會下降。超過大約３８０千兆伏，環型對撞機就到達極限了，像CLIC這種直線型對撞機就是最佳選擇。(格拉納達戰略會議幻燈片/LUCIE LINSSEN(私人交流))
提案中的FCC－ｅｅ，或輕子級別的環型對撞機，將確定發現任何與Ｗ、Ｚ、Ｈ、ｔ粒子耦合的新粒子的間接證據，其能量將達到７０萬億伏：是LHC最大能量的５倍。
與輕子對撞機相對應的是質子對撞機，在這些能量極大的機器裡，它的本質可以說是膠子對撞機，無法透過直線型對撞機完成，必須是環型對撞機。
圖解：之前說到的FCC的規模，和現建於CERN的LHC以及曾在費米實驗室執行過的萬億伏電子加速器做個對比，FCC可能是迄今為止最有希望透過提案的下一代對撞機－包括輕子和質子這兩個選項作為其擬議科學計劃的各個階段。（帕查理託／維基百科）
關於修建，事實上只有一個符合要求的地方，那就是歐洲核子研究委員會（CERN）。因為這不但需要一個新的、巨大的管道，還需要有之前各個時期所有的基礎設施，這些要求只有CERN具備。（我們也可以去別處修建，但比起一個地方已經有了一定的基礎，比如LHC和更早一些的SPS來說，那造價可要高出許多了。）
正如LHC佔用了以前LEP佔用的通道一樣，環型對撞機也可能被新一代環型質子對撞機取代，就像之前說到的FCC－ｐｐ一樣。然而，你無法讓一臺探索型質子對撞機和一臺精密型輕子對撞機同時執行，一臺退役了，另一臺才可以啟動。
圖解:在CERN的CMS探測器，是迄今兩大最強大的粒子探測器之一，平均每２５納秒，在它的內部就會產生一個新粒子束。新一代探測器，無論是輕子還是質子對撞機，都有可能記錄到比現在的CMS或ATLAS探測器更多的資料，速度更快，精度更高。（CERN）
做出正確的決定十分重要，因為我們不知道大自然在我們已探索的範圍之外還藏有什麼秘密。用更大的能量去直接解鎖潛在的新發現，就會得到更高的精度、更多的統計資料作為新物理學存在的強有力直接證據。
早期的直線型對撞機建造費用約為５０～７０億美元，包括了管道，而質子對撞機的半徑是LHC的４倍，磁力是２倍，碰撞發生率是１０倍，另外下一代計算機和降溼製冷裝置花費將高達２２０億美元，這一跨越性的數字相當於LHC取代萬億伏電子加速器。如果我們在同一管道內依次修建環型輕子和質子對撞機，就能節省不少費用，還能在３０年代末期LHC停止執行後為實驗粒子物理學提供出路。
圖解：標準模型粒子和他們的超對稱副本，有不到５０％（只差一點）這種粒子已被發現，另外那５０％多一點從未留下過它們存在的蛛絲馬跡。超對稱只是一個概念，它有希望改進標準模型，但目前尚未作出過關於宇宙資訊的準確預測來取代現有理論。然而，新的對撞機不會被用來尋找超對稱性或暗物質，只是執行常規研究任務。不管他們有什麼發現，我們都會對宇宙有新的瞭解。（克萊爾·大衛／CERN）
有一點絕不能忘記的是，我們不是單純地在標準模型中持續尋找超對稱性、暗物質或其他特定物質。我們有許多問題和疑惑，這說明一定有新的物理學在我們現有理解水平之上，而對科學的好奇心促使我們不斷觀察。在選擇修建何種機器上，選擇執行效率十分重要，那些一定能量下產生碰撞最多的會令我們更感興趣。
無論他們選擇哪些特定／具體的專案，都要有所權衡。直線型對撞機總會比環型對撞機達到更高的能量值，而環型對撞機會產生更多的碰撞次數以及更高的精度。
這個圖表顯示了標準模型的結構（主要是比更常見的基於４＊４的粒子的圖片更完整地展示關鍵關係與模式，減少誤導性）。
圖解：尤其是這個圖示囊括了標準模型下的所有粒子（包括它們的學名、質量、旋轉、不對稱性、電荷以及和標準玻色子的相互作用，即帶著強力和電弱力）。它還標出了希格斯玻色子的角色，電弱對稱斷裂的結構，標明瞭希格斯期待值如何破壞電弱對稱性，以及其它粒子的性質怎樣因此發生改變。需要注意的是，一對Z玻色子對夸克和輕子會透過中微子通道衰變。（拉塔姆·博伊爾和馬爾杜斯／維基共享）
這會成功嗎？不管我們有何發現，答案都將毫無疑問，「是」。在實驗物理學裡，成功不僅僅是你發現了什麼新事物，有些人會有這樣認知誤區。成功意味著「知道了什麼」，在試驗完成後，你知道了一些試驗前不知道的東西，推進了已知領域的向前發展，我們既想要輕子對撞機，也想要質子對撞機，以達到我們可獲取的最高能量和最大碰撞率。
毋庸置疑，無論哪一種對撞機都會帶來新技術和增值利益，但這並不是我們做這一切的原因。我們要發掘自然最深的奧秘，用LHC都無法解決的難題。我們有技術，有人力，以及動手建造機器裝置的技術，我們所需要的，是財政作為人類文明的一部分，對自然終極真相的追求。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. Ethan Siegel- ISHUCA·柳
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯絡作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處
如果我們不去推動物理學向前發展，就永遠也不會知道已知之外的未知是什麼。
從最基本的角度來說，宇宙是由什麼組成的？這個問題驅使著科學家們數百年來不斷推動科學向前發展。即使我們已經探索了一切可探索的方向，對科學依舊是一知半解。雖然大型強子碰撞型加速器（以下簡稱LHC）發現了希格斯玻色子，並在本世紀初建立了標準模型，我們已知的粒子總數也只是佔了整個宇宙能量的5%。
我們不知道暗物質是什麼，但是間接證據是壓倒性的，暗能量也一樣。或者像是為什麼基本粒子有質量，而中微子不是無質量的這樣的問題，亦或是“為什麼宇宙是由物質構成，而不是由反物質構成的？“這種問題。目前我們現有的工具和研究還無法回答這些當代物理學關於存在之謎的問題。粒子物理學如今正面臨一個十分兩難的困境：繼續努力，還是直接放棄。
圖解：粒子物理學的標準模型解釋了四種力中的三種（不包括引力）。一整套已發現的粒子和它們之間的各種相互作用。無論還有沒有額外的粒子，和/或者由碰撞機產生的可發現的相互作用力都是有爭議的課題。但是如果我們跨越已知的能量前沿去探索，才會知道什麼是合適的。（短期物理教學專案/能源部/國家科學基金會/勞倫斯伯克利國家實驗室）
我們都知道，粒子和互動作用都是由粒子物理學的標準模型加上引力、暗物質和暗能量控制的。而在粒子物理學實驗裡，標準模型可以獨自進行控制。6夸克，帶電輕子和中微子、膠子、光子、標準玻色子和希格斯玻色子都是由此預測出的。而且每種粒子不但被發現了，它們的性質也已經透過測試得到確認了。結果就是，標準模型可能見證了自己的成功。每個粒子和反粒子的質量、自旋、壽命、相互作用力、衰變率都經過計算，也都符合標準模型的每個預測。
我們的宇宙有著海量的謎團尚未解開，而粒子物理在如何解開以及在哪裡解開這些謎團上都無法給出實驗性指示。
圖解：帶著最後的堅持，標準模型中的粒子和反粒子現在終於都探測出來了，希格斯玻色子在本世紀初也降臨在LHC中。所有這些粒子都可以由LHC的能量產生，這些粒子的質量決定了能夠明顯描述它們的基本常數。基於標準模型，量子場理論可以很好的描述清楚這些粒子，但是他們無法描述所有事物，比如暗物質。（伊森·西格爾／超越銀河系）
聽上去很誘人，所以，假設建造一個超級粒子碰撞機可能會是一場無用功。實際上，這種情況還是有可能發生的。粒子物理學的標準模型對發生在粒子間的配對有明確的預測。現在仍有一點可憐的既定引數，不難想象，下一代對撞機不會發現新的粒子。
最重的標準模型粒子是ｔ夸克，需要用１８０千兆伏的能量才能產生。當LHC的能量達到１４萬億伏（大約是ｔ夸克所需能量的８０倍）時，我們可能不會再發現新的粒子，除非有超過百萬倍的能量。這也是最令人恐慌的：理論上存在的「能量荒漠」已經成數量級的擴張了。
圖解：超越標準模型的新物理學一定存在，但可能要等目前地球上的對撞機產生的能量遠遠超過現有水平。因此，這個設想是真是假，我們唯一能做的就是觀望。同時，未來的對撞機比其他工具更能讓我們對粒子進行深入的探索。到目前為止，LHC已經無法顯示出任何超越已知標準模型的粒子了。（回顧宇宙．CA）
但是仍可能有新的物理學在超越我們現有探索到的適度規模中出現。標準模型中有很多理論上的擴充套件是很普通的，在這些擴充套件中，有許多來自標準模型的預測偏差都可以由下一代對撞機探測到。
如果我們想知道宇宙真正的奧秘是什麼，我們需要去觀察。這意味著要把現階段粒子物理學的研究前沿推進到一個全新的未知領域。現在，爭論的焦點在於多樣化處理，雙方各執一詞。然而，還有一個無法擺脫的噩夢，那就是我們並非看不到，也發現不了任何東西，而是內部鬥爭和無法團結一致將導致實驗物理學總是失敗，這也將導致我們無法擁有下一代對撞機。
圖解：一個假想中的新加速器，可能是一條很長的，直線型裝置，也可能建於地下巨大的隧道中，會降低新粒子的敏感度，這是以前和現在的對撞機都做不到的。幾時能達到，我們也無法保證一定會發現新的粒子，但如果不做任何嘗試，那麼一定會一無所獲。（國際直線對撞機（ＩＬＣ）聯合實驗室）
在決定接下來建造一個怎樣的對撞機時，有兩種普遍的選項：輕子對撞機（電子和正電子加速併產生碰撞）；另一種是質子對撞機（質子加速併產生碰撞）。輕子對撞機的優點是：
輕子是點粒子而不是複合粒子，
碰撞產生的新粒子將１００％繼承由電子和正電子碰撞產生的能量，
訊號質量好，易於捕捉，
並且能量可控，也就是說我們可以選擇將能量調整到特定比率，從而使產生新粒子的可能性最大化。
總的來說，輕子對撞機適用於精密研究，而自從大概２０年前大型正負電子對撞機投入使用以來，我們就再也沒有過尖端裝置了。
圖解：在各種電子／正電子（輕子）對撞機的質心能量裡，各種希格斯粒子的產生機制可以達到顯效能量。環型對撞機可以達到更高的碰撞比率，以及更多的Ｗ、Z、H、ｔ粒子產出率；直線型對撞機能夠達到更高的能量值，讓我們能夠研究希格斯粒子的產生機制，環型對撞機則無法做到這一點。這也是直線型輕子對撞機的一個主要優勢。如果他們只是耗能低（就像之前提到過的ILC），那就沒有理由不去選擇環型對撞機了。H. ABRAMOWICZ ET AL., EUR. PHYS. J. C 77, 475 (2017)
儘管希望渺茫，除非大自然能夠仁慈地讓輕子對撞機直接發現一種新粒子，但這樣還不如賭一把能夠找到超越標準模型中的粒子的間接證據。我們已經發現了W和Z玻色子、希格斯粒子，ｔ夸克，而輕子對撞機可以透過各種管道大量的製造它們。
我們建立有意思的專案越多，對標準模型的研究探索就會越深入。比如說，LHC能夠告訴我們，如果標準模型降至１％電平（標準），希格斯粒子是否還會如常運動。在標準模型的一個廣泛的擴充套件系列裡，允許～０.１％的偏差值，而這對未來的輕子對撞機提供的可能是最合理的物理限定。
圖解：對一觀測到的希格斯粒子衰退路徑VS．標準模型協議，其中包含來自ATLAS（超環面儀器）和CMS（內容管理系統）的最新資料，協議內容令人震驚，也讓人沮喪。到２０３０年，LHC將會獲取將近５０倍的資料，但是對很多衰退路徑的精度準確率只有極小的比率。未來的對撞機應當透過多個數量級提高這一比率，已顯示出潛在的新粒子的存在。
這類精細研究對我們尚未發現的粒子或內部作用力有著無法想象的敏感度。當我們製造出一種新的粒子，它就會有一組特定的分支比率，也有可能會有多個衰退路徑。標準模型為這些比率提供了準確的預測。因此，如果我們搞出百萬千萬億萬這樣粒子，對它們的分支比率值的計算將達到前所未有的精度。
如果你想得到更合理的物理限定，就需要更優秀的資料。這不只是技術上的考量，下一步決定用哪種型別的對撞機，不包括從哪、怎樣得到精良人才、基礎設施及支援，以及可以在哪裡修建（或直接在已有的基礎上修建）強大的試驗性、理想物理社群。
圖解：將一臺直線型輕子對撞機和粒子物理社群繫結，組成理想的研究LHC物理學，這種想法幾十年前就有了，但要建立在LHC能發現不同於希格斯粒子的新粒子的假設上。如果我們想用標準模型的粒子的精準測試對新物理學做間接研究，那麼直線型對撞機就不如環型對撞機了。
輕子對撞機一般有兩種機型：環型和直線型。直線型對撞機原理很簡單：在一條直線上給粒子加速，讓它們在中點產生碰撞，如果加速技術達到完美，一條１１公里長的直線型對撞機能達到３８０千兆伏的能量，足以產生出W、Z、希格斯粒子或達到產量的極大值。２９公里的直線型對撞機，能量會達到１.５萬億兆伏，５０公里能達到３萬億兆伏。當然，建造成本也會隨著長度的增加而漲到天文數字。
在同等能量級別下，直線型比環型更便宜點，因為只要挖一個小一點的管道就能得到同等的能量，並且不用承擔因同步加速器輻射而造成的能量損耗，從而使它們能夠激發出更多的潛在能量。但環型對撞機有個巨大的優勢，它們能夠產生更多的粒子和碰撞。
圖解：未來環型對撞機的修建只是一個提案，到２０３０年，LHC的後代將達到１００公里的周長，是現在地下管道的４倍。在現有的磁力技術下，輕子對撞機的W、Z、H、ｔ粒子產出量將比過去和當下對撞機的產出高~1⁰⁴倍。(CERN （歐洲核子研究委員會）/ FCC（美國聯邦通訊委員會） 研究)
一臺直線型對撞機如果能產生比前代對撞機（如LEP）多１０到１００倍的碰撞（這取決於能量的多少），那麼環型對撞機則可以輕易做到：在產出Z玻色子所需的能量值下，產生一萬倍的碰撞。
儘管環型對撞機在產生希格斯粒子上比直線型對撞機的比率更高，但在產出ｔ夸克上的能量需求上就失去了它的優勢，可並且完全無法超越直線型對撞機，在這一點上，直線型對撞機佔絕對優勢地位。
由於發生在這些重粒子上的所有衰變和產生過程都縮放為碰撞次數或碰撞次數的平方根，環型對撞機是有深入探索物理學的潛能的，其靈敏度是直線型對撞機的數倍之多。
大量不同的輕子對撞機，它們的光度（用來衡量碰撞率及可進行檢測的數量），類似於質量中的碰撞能量的功能。要注意紅線，這是環型對撞機的一個選擇，提供比直線型對撞機更多的碰撞。但隨著能量的增加，優勢會下降。超過大約３８０千兆伏，環型對撞機就到達極限了，像CLIC這種直線型對撞機就是最佳選擇。(格拉納達戰略會議幻燈片/LUCIE LINSSEN(私人交流))
提案中的FCC－ｅｅ，或輕子級別的環型對撞機，將確定發現任何與Ｗ、Ｚ、Ｈ、ｔ粒子耦合的新粒子的間接證據，其能量將達到７０萬億伏：是LHC最大能量的５倍。
與輕子對撞機相對應的是質子對撞機，在這些能量極大的機器裡，它的本質可以說是膠子對撞機，無法透過直線型對撞機完成，必須是環型對撞機。
圖解：之前說到的FCC的規模，和現建於CERN的LHC以及曾在費米實驗室執行過的萬億伏電子加速器做個對比，FCC可能是迄今為止最有希望透過提案的下一代對撞機－包括輕子和質子這兩個選項作為其擬議科學計劃的各個階段。（帕查理託／維基百科）
關於修建，事實上只有一個符合要求的地方，那就是歐洲核子研究委員會（CERN）。因為這不但需要一個新的、巨大的管道，還需要有之前各個時期所有的基礎設施，這些要求只有CERN具備。（我們也可以去別處修建，但比起一個地方已經有了一定的基礎，比如LHC和更早一些的SPS來說，那造價可要高出許多了。）
正如LHC佔用了以前LEP佔用的通道一樣，環型對撞機也可能被新一代環型質子對撞機取代，就像之前說到的FCC－ｐｐ一樣。然而，你無法讓一臺探索型質子對撞機和一臺精密型輕子對撞機同時執行，一臺退役了，另一臺才可以啟動。
圖解:在CERN的CMS探測器，是迄今兩大最強大的粒子探測器之一，平均每２５納秒，在它的內部就會產生一個新粒子束。新一代探測器，無論是輕子還是質子對撞機，都有可能記錄到比現在的CMS或ATLAS探測器更多的資料，速度更快，精度更高。（CERN）
做出正確的決定十分重要，因為我們不知道大自然在我們已探索的範圍之外還藏有什麼秘密。用更大的能量去直接解鎖潛在的新發現，就會得到更高的精度、更多的統計資料作為新物理學存在的強有力直接證據。
早期的直線型對撞機建造費用約為５０～７０億美元，包括了管道，而質子對撞機的半徑是LHC的４倍，磁力是２倍，碰撞發生率是１０倍，另外下一代計算機和降溼製冷裝置花費將高達２２０億美元，這一跨越性的數字相當於LHC取代萬億伏電子加速器。如果我們在同一管道內依次修建環型輕子和質子對撞機，就能節省不少費用，還能在３０年代末期LHC停止執行後為實驗粒子物理學提供出路。
圖解：標準模型粒子和他們的超對稱副本，有不到５０％（只差一點）這種粒子已被發現，另外那５０％多一點從未留下過它們存在的蛛絲馬跡。超對稱只是一個概念，它有希望改進標準模型，但目前尚未作出過關於宇宙資訊的準確預測來取代現有理論。然而，新的對撞機不會被用來尋找超對稱性或暗物質，只是執行常規研究任務。不管他們有什麼發現，我們都會對宇宙有新的瞭解。（克萊爾·大衛／CERN）
有一點絕不能忘記的是，我們不是單純地在標準模型中持續尋找超對稱性、暗物質或其他特定物質。我們有許多問題和疑惑，這說明一定有新的物理學在我們現有理解水平之上，而對科學的好奇心促使我們不斷觀察。在選擇修建何種機器上，選擇執行效率十分重要，那些一定能量下產生碰撞最多的會令我們更感興趣。
無論他們選擇哪些特定／具體的專案，都要有所權衡。直線型對撞機總會比環型對撞機達到更高的能量值，而環型對撞機會產生更多的碰撞次數以及更高的精度。
這個圖表顯示了標準模型的結構（主要是比更常見的基於４＊４的粒子的圖片更完整地展示關鍵關係與模式，減少誤導性）。
圖解：尤其是這個圖示囊括了標準模型下的所有粒子（包括它們的學名、質量、旋轉、不對稱性、電荷以及和標準玻色子的相互作用，即帶著強力和電弱力）。它還標出了希格斯玻色子的角色，電弱對稱斷裂的結構，標明瞭希格斯期待值如何破壞電弱對稱性，以及其它粒子的性質怎樣因此發生改變。需要注意的是，一對Z玻色子對夸克和輕子會透過中微子通道衰變。（拉塔姆·博伊爾和馬爾杜斯／維基共享）
這會成功嗎？不管我們有何發現，答案都將毫無疑問，「是」。在實驗物理學裡，成功不僅僅是你發現了什麼新事物，有些人會有這樣認知誤區。成功意味著「知道了什麼」，在試驗完成後，你知道了一些試驗前不知道的東西，推進了已知領域的向前發展，我們既想要輕子對撞機，也想要質子對撞機，以達到我們可獲取的最高能量和最大碰撞率。
毋庸置疑，無論哪一種對撞機都會帶來新技術和增值利益，但這並不是我們做這一切的原因。我們要發掘自然最深的奧秘，用LHC都無法解決的難題。我們有技術，有人力，以及動手建造機器裝置的技術，我們所需要的，是財政作為人類文明的一部分，對自然終極真相的追求。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. Ethan Siegel- ISHUCA·柳
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯絡作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處
