几十年来，欧洲和美国在高能粒子对撞机领域一直处于领先地位。但是，中国一项正在悄然积聚力量的提案，提高了该国可能很快在粒子物理学领域占据领先地位的可能性。
北京高能物理研究所（IHEP）的科学家与国际合作者合作，计划到 2028 年建造一个“希格斯工厂”——一个 52 公里长的地下环形加速器，将电子和正电子撞击在一起。这些基本粒子的碰撞将使希格斯玻色子的研究精度高于欧洲位于瑞士日内瓦附近的粒子物理实验室 CERN 的小得多的环形对撞机（LHC）。
物理学家表示，拟议的价值 30 亿美元的机器在技术上是可以实现的，并且在规模和成本方面都被认为是保守的。但是，中国希望它也能成为通往下一代对撞机——一个超级质子-质子对撞机——在同一隧道内的垫脚石。
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欧洲和美国的团队都表示有兴趣建造自己的超级对撞机（见《自然》503, 177; 2013），但是在建造这样的机器之前需要进行大量的研究，这意味着最早的目标日期是 2035 年。中国希望在此期间建造自己的电子-正电子对撞机，如果需要，可以不受国际资金的援助，并在技术上尽可能快地跟进超级质子对撞机。由于可能只会建造一台超级对撞机，中国的势头使其牢牢占据主导地位。
本月在西班牙巴伦西亚举行的国际高能物理会议上，高能物理研究所所长王贻芳表示，为了获得政府支持，中国希望朝着一个比 2035 年的超级对撞机更直接的目标努力。“你不能只谈论一个 20 年后的项目，”他说。
电子-正电子对撞机和像大型强子对撞机这样的强子对撞机是互补的。强子对撞机是重锤，以高能量将质子（一种由三种称为夸克的基本粒子组成的强子）撞击在一起，以观察会出现什么。较低能量的电子-正电子机器产生更容易分析的更干净的碰撞，因为它们已经将基本粒子撞击在一起。通过详细检查希格斯玻色子与其他粒子的相互作用，拟议的中国对撞机应该能够例如检测希格斯是一个简单的粒子还是更奇异的东西。这将帮助物理学家弄清楚该粒子是否符合粒子物理学标准模型的预测，或者例如，是否存在多种类型的希格斯玻色子。
这台机器将是中国的一大飞跃。中国目前最大的对撞机周长只有 240 米。英国牛津大学的实验物理学家伊恩·希普西表示，十年前，中国粒子物理学家会对他们是否有能力主持一台 52 公里的机器表示怀疑。但是，在对撞机和中微子实验取得几次成功之后，包括在 2012 年展示中微子如何从一种形式变为另一种形式，中国现在“首次有信心提出一个雄心勃勃的新机器”，希普西说。
德国汉堡德国高能物理实验室 DESY 的加速器物理学家尼克·沃克表示，中国政府尚未就任何资金达成一致，但该国日益增长的经济信心使科学家们相信政治气候已经成熟。他补充说，虽然仍然存在一些技术问题，例如降低能源消耗大的环的功率需求，但都不是主要的。
但是，中国距离对撞机主导地位还很远。欧洲核子研究中心两个主要实验之一的粒子物理学家和前负责人吉多·托内利说，中国的主要弱点是其高能物理学界规模较小。他补充说，如果中国最终要主持一台超级对撞机，该项目必须是国际性的。“没有人能够独自做到这一点。”
王贻芳表示，中国欢迎国际社会为这两个项目提供资金，如果支持力度很大，环形尺寸可以扩大到 80 公里，从而扩大科学范围（见 “碰撞之路”）。但他补充说，该国不会等待合作者才向前推进。未来两年将用于草拟设计并确定需要解决哪些技术难题。详细的设计、预算和位置计划将随后进行，建设最早可能在五年内开始，王贻芳补充说。
但是，希普西说，由于实际上只会建造一台超级对撞机，“世界必须共同努力，将其安置在最适合其尽快实现的地方”。他认为，在未来五年内，中国的计划将在中国、美国和欧洲之间产生良性竞争，从而最大限度地提高出现单一竞争者的机会。
还有一个最后的复杂问题。国际直线对撞机（ILC）的计划正在顺利进行中，它是一种电子-正电子直线加速器，其运行能量可能比中国拟议的 52 公里电子-正电子环高得多。领导欧洲 ILC 设计团队的布赖恩·福斯特表示，物理学家们强烈支持该项目，但该项目尚未获得资金或主办国。他担心中国的计划可能会削弱对该项目的支持。
日本表示对主办 ILC 表现出浓厚的兴趣，但并未“牢牢控制”该项目，福斯特说。他建议中国可以介入，并认为由于 ILC 的能量范围比环形对撞机更广，因此直线加速器可以做的不仅仅是研究希格斯：它可以探索其他难以理解的粒子，例如顶夸克，以及大型强子对撞机可能发现的任何其他现象。
本文经许可转载，首次发表于 2014 年 7 月 22 日。