下一台大型强子对撞机花落谁家引关注

大型强子对撞机是否发现了粒子物理标准模型以外的现象，还有待观察。资料来源:哈罗德·坎宁安/盖蒂

这是粒子物理学的一个胜利，许多人渴望从中分一杯羹。2012年，世界上最大的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)发现了希格斯玻色子，这促使日本科学家努力使该国成为LHC的“继任者”所在地

这台机器将建立在LHC成功的基础上，并将详细测量希格斯玻色子和其他已知或即将被发现的粒子的特性。

然而，最近在芝加哥举行的国际高能物理会议上的讨论表明，粒子物理学的下一步仍不确定。这在很大程度上取决于LHC是否揭示了一种超出粒子物理标准模型的现象，以及中国建造LHC“继承者”的计划能否继续。

当日本科学家提议在日本建造国际直线对撞机(ILC)时，一组国际科学家已经绘制了它的设计图。ILC将导致正电子和正电子沿着31公里长的轨道碰撞。相比之下，LHC只有27公里长，允许质子在欧洲粒子物理实验室——欧洲粒子物理研究所的环形轨道上碰撞。

因为质子是由夸克组成的复合粒子，碰撞会产生大量的碎片。相反，粒子的ILC是最基本的，从而提供更清洁和更准确的碰撞。这将揭示偏离预期行为的现象，从而指向超出标准模型的物理学。

对物理学家来说，对希格斯玻色子和最重的顶夸克进行详细研究的机会足以证明该装置的构建是合理的。日本教育、文化、体育和科学省(MEXT)预计将于今年就该国是否将建造该设施发表声明，该设施将于2030年左右开始测试。

然而，为MEXT提供建议的日本专家小组去年表示，研究希格斯玻色子和顶夸克的机会不会是建造国际激光对撞机的唯一原因。与此同时，它将等到计划于2018年进行的LHC第一次最大能量运行结束后再做出决定。

日本高能加速器研究所(KEK)所长山内正纪(Masanori Yamauchi)表示，这意味着，该小组没有被国际法委员会应该不顾LHC的发现而建立的论点所说服。山内作为国际氢能技术中心专家组的成员参加了关于未来设施的研讨会。"这是隐藏在他们声明背后的立场."

如果LHC发现了新的现象，他们将为国际生命科学委员会的研究增加更多的“材料”，并将大大加强制造高精度机器的理由。

美国物理学家长期以来一直支持建造线性对撞机。山内说，一个由MEXT和美国能源部组成的联合小组正在讨论如何减少国际能源委员会的开支。目前，国际劳工大会的估计开支为100亿美元。尽管削减15%左右的支出是合理的，但在正式同意建立国际劳工大会之前，日本仍需要其他国家的资金承诺。

紧跟日本的是一支中国队。在发现希格斯玻色子几个月后，由中国科学院高能物理研究所所长王领导的物理学家小组在20世纪30年代提出了建造对撞机的计划。对撞机也部分由国际社会资助，主要用于希格斯玻色子和其他粒子的精确测量。

这个50 ~ 100公里长的环形正负电子对撞机无法达到国际堆芯对撞机的能量，但它需要为质子-质子对撞机(类似于LHC，但更大)创造一个通道，以显著降低成本。

王在国际氢能项目上表示，他和他的团队将继续开发该项目，同时其他融资渠道保持开放。目前，该团队计划集中精力提高国际社会对该项目的兴趣。

未来，选择使用中国正负电子对撞机作为大型质子-质子对撞机的基石将影响欧洲核子研究中心建造周长100公里的圆形机器的计划。直到20世纪30年代中期，欧洲粒子物理研究所将忙于提高LHC质子束密度，而不是能源升级。到那时，中国可能已经有了建造质子-质子对撞机的合适渠道，使得欧洲核子研究中心更难获得“超级LHC”的资金。

欧洲核子研究中心(CERN)总干事法比奥拉·吉安诺蒂(Fabiola Gianotti)在国际化学物理中心(ICHEP)上提出了一个过渡性的想法:通过在2035年左右建立新一代超导磁体，LHC的能量将会超过目前的设计。吉安诺蒂说，这将把LHC的能量增加到有限的程度——从14兆电子伏增加到20兆电子伏。如果LHC发现了一个14 TeV的新物理现象，它将有强有力的科学证据。同时，它的50亿美元将从欧洲核子研究中心的经常预算中支付。(宗华)

《中国科学报》(国际版，第三版，2016年8月24日)

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