中国考虑计划斥资640亿美元建造超级Tau-Charm工厂 – 物理世界

中国科学家希望建造一座新的正负电子对撞机，以前所未有的细节测试粒子物理标准模型，并使中国处于粲夸克和τ轻子精密研究的前沿。 如果获得批准，耗资 4.5 亿元人民币（640 亿美元）的合肥超级 Tau-Charm 工厂 (STCF) 将于 2026 年开始建设。大约五年后开始运营。

STCF 被视为自然的继承者 北京正负电子对撞机 (BEPC)，于 1990 年启用。它由位于城市西部的约 240 m 的地下隧道组成，电子和正电子首先被加速到接近光速，然后相互碰撞，产生各种亚原子粒子。 然后，北京光谱仪（BES）记录轨迹、能量和电荷，以重建反应过程。

BEPC在2-5 GeV能量范围内工作，取得了一系列重要发现，特别是在粲夸克和τ轻子物理方面。 例如，1996年，研究人员利用对撞机对tau粒子的质量进行了精确测量。 它还被用来研究含有四个或更多夸克的“奇异”粒子。

走在最前列

BEPC 的加速器和光谱仪在 2000 年代进行了重大升级，成为今天的 BEPC-II/BESIII，改进后的对撞机预计将在 2030 年代初运行。 然而，它的位置和相对较小的存储环意味着很难实现进一步的性能提升，这就是中国的粒子物理学家现在转向新机器的原因。

STCF由北京大学粒子物理学家赵光达于2011年首次提出，STCF的设计与BEPC类似，但尺寸是BEPC的两倍多。 其直线加速器长400 m，而用于存储电子和正电子的两个环的周长各约为800 m。 凭借新的加速器技术和最先进的光谱仪，STCF 的质心能量范围为 2-7 GeV，峰值光度超过 0.5 × 10³⁵ cm ^{- 2}/s，比BEPC-II好约100倍。

中国科学技术大学 (USTC) 的 STCF 首席科学家赵正国表示：“BEPC 是中国建造的最富有成果、最成功的研究设施之一。” “然而，与 [BEPC] 相比，STCF 将使碰撞率提高多达 100 倍，并开辟一个以前从未直接研究过的全新能源领域。” 据中国科学院大学项目副首席科学家郑阳恒介绍，STCF三天内收集的数据量相当于BESIII需要一年收集的数据量。

这将首次证实四夸克是否真的有四个夸克。 “我希望 STCF 能够进行明确的测量，最终揭示几种奇异强子的内部夸克结构，”说 瑞安·米切尔（Ryan Mitchell） 来自印第安纳大学伯明顿分校，他是 BESIII 合作组织的成员，并支持 STCF 概念设计。 “更重要的是，它还将帮助我们更好地理解强力如何将夸克束缚在一起。”

我们只是不知道在这个能量范围内会发生什么

瑞安·米切尔，印第安纳大学伯明顿分校

由于之前从未在任何粒子对撞机上探索过 5-7 GeV 能量范围，STCF 将打开通往未知领域的大门，甚至可能超越标准模型的新物理。 “我们只是不知道在这个能量范围内会发生什么，”米切尔补充道。

为了在STCF内部实现良好控制的碰撞，赵和他的团队一直在开发高功率电子和正电子源、超导磁体以及高精度测量和操纵光束等关键技术。 “每个电子或正电子在其生命周期内都应该经过潜在碰撞点数百万次，”该项目的首席物理学家、中国科学技术大学的邵明说。 “对于我们设计的光度，我们需要确保它达到目标时误差不超过几百纳米。”

为了使 STCF 的发光度比 BEPC-II 高 100 倍，其光谱仪需要更好地处理来自探测器的电子信号。 为此，与国内公司建立了伙伴关系。 其中包括芯片、传感器和半导体制造商，这些制造商可以生产中国因出口禁运而无法从西方国家购买的零部件。 上海高等研究院的 STCF 总工程师殷立新补充道：“这种协同效应对我们的项目和整个行业都产生了良好的效果。”

下一代

虽然由于地方政府投入更多资金并高度重视大型科学设施的建设，资金问题不再像以前那样严重，但 STCF 确实面临着竞争。 其中一个来自下一代希格斯工厂——圆形正负电子对撞机 (CEPC)——一个 100 公里长的环，它将在更高的能量下运行，但成本也更高。

中国首屈一指的粒子对撞机进行重大升级

CEPC 也计划在 2030 年开始建设，但两者都有可能获得批准。 “STCF 和 CEPC 不必相互矛盾，因为它们从事的科学研究截然不同，”赵说。 “尽管这两个项目同时发生的可能性较小，但实施过程中几年的差距可能会增加两个项目最终建成的机会。”

中国高能物理界已经开始讨论为即将到来的中国第十五个五年计划（从15年到2026年）推荐哪些项目。 虽然STCF和CEPC都将由中国领导，但STCF已经拥有来自亚洲、欧洲和美国2030所大学和研究机构的约500名科学家。 赵承认，由于地缘政治紧张局势和其他因素，使 STCF 成为真正的国际努力是一个挑战，但他乐观地认为它们的影响将很小。

“与世界上所有粒子物理实验一样，STCF 将为全球粒子物理界服务，我们欢迎具有不同专业知识的同事来到合肥加入我们，”赵补充道。 “STCF将使中国在未来几十年内继续在tau-charm物理和相关技术领域领先世界——中国终于站在了最前沿。”

• SEO 支持的内容和 PR 分发。 今天得到放大。
• PlatoData.Network 垂直生成人工智能。 赋予自己力量。 访问这里。
• 柏拉图爱流。 Web3 智能。 知识放大。 访问这里。
• 柏拉图ESG。 汽车/电动汽车， 碳， 清洁科技, 能源， 环境， 太阳能， 废物管理。 访问这里。
• 块偏移量。 现代化环境抵消所有权。 访问这里。
• Sumber: https://physicsworld.com/a/china-mulls-plan-to-build-a-640m-super-tau-charm-factory/