下一代大型粒子对撞机的前景尚不明朗。
3月7日，日本官员宣布他们有兴趣主办一个名为国际直线对撞机 (ILC) 的物理实验，但他们不会承诺该计划，并正在寻求国际合作伙伴来帮助资助该项目。ILC 是目前在欧洲运行的大型强子对撞机 (LHC) 的后继者，它将把电子及其反物质对应物撞击在一起，以期发现新的粒子或力来解释一些最深层的宇宙谜团。
在国际未来加速器委员会的会议上，日本政府文部科学省 (MEXT) 的一位代表宣布，日本将寻求与其他国家就分摊该项目预计 70 亿美元的成本开始正式谈判。如果找到愿意合作的伙伴，日本可能会在 2020 年承诺主办该加速器。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
该声明是在欧洲粒子物理战略更新的关键时期前几个月发布的，欧洲物理学家在此过程中决定哪些项目应优先考虑未来的资金。“日本的决定……令人鼓舞，”费米实验室国家加速器实验室的物理学家 Pushpa Bhat 说。* 但其他研究人员担心，推迟正式决定会削弱国际支持，并被解读为“实际上是‘不’”，正如牛津大学物理学家 Ryan Bodenstein 在 Twitter 上所说的那样。
ILC 将建立在 LHC 的发现基础上，尤其是其最显著的发现——长期寻找的希格斯玻色子的发现。位于欧洲粒子物理实验室 CERN 的 LHC 物理学家在 2012 年宣布他们发现了该粒子，该粒子早在半个世纪前就已被预测到。发现希格斯玻色子有助于巩固物理学家用来描述构成我们宇宙的粒子和力的最佳理论，称为标准模型。然而，物理学家希望 LHC 能够超越该模型，并帮助回答该理论无法解决的问题，例如是什么构成了 5 比 1 的重量超过可见物质的“暗物质”，或者宇宙是否包含所谓的超对称伴随粒子，它们是宇宙中已知粒子种类的伴随粒子。到目前为止，LHC 在这些难题上都未能给出答案，因此科学家需要下一代实验。
到 2013 年，一个由数百名物理学家组成的合作组织开始支持建造新的直线对撞机的计划：ILC。与在 LHC 横跨法国和瑞士的 17 英里长的地下环中循环的质子不同，在 ILC 中碰撞的粒子将是电子及其反物质同类——正电子，它们将沿直线传播。电子将从几英里长隧道的尽头加速，正电子将从另一端加速——两者将在中间相遇并正面碰撞。这些电子-正电子碰撞被认为是“干净的”，因为这两种粒子都是基本粒子——它们不是由其他任何东西组成的，因此物理学家可以很容易地识别出它们碰撞时产生的物质。另一方面，质子是由其他粒子——胶子和夸克——组成的，因此，即使 LHC 可以产生希格斯玻色子，质子-质子碰撞产生的混乱也会使人们很难看到希格斯粒子出现后会发生什么。
希格斯玻色子与所谓的希格斯场有关，该希格斯场被认为弥漫在整个空间中，赋予其他基本粒子质量。“它是让一切保持在一起的粒子，”直线对撞机合作组织副主任、加州大学伯克利分校的理论物理学家村山仁说。一些物理学家希望希格斯可以指出宇宙中一些悬而未决的谜团的答案。例如，如果希格斯玻色子像赋予可见物质一样赋予暗物质粒子质量，那么物理学家应该能够看到希格斯衰变成不可见的暗物质粒子。这样的观察最终可以揭示这些难以捉摸的粒子是什么。
自提出以来，ILC 一直在由日本科学委员会进行审查，该委员会是一个由来自多个学科的科学家组成的咨询小组。去年 12 月，该小组发布了一份报告，承认了 ILC 的潜力，但认为该科学不足以“证明日本预计承担的巨额项目成本的主要部分是合理的”。
对于日本来说，主办 ILC 不仅取决于从国际合作伙伴那里获得资金，还取决于缓解国内的担忧。作为 2020 年正式同意的途径的一部分，ILC 需要获得 SCJ 的批准。“内心深处，人们担心像 [ILC] 这样的大项目最终会损害其他学科的资源，”村山说。为了使 ILC 更容易被坐在 SCJ 的其他领域的科学家接受，一些政治家提议使用传统科学预算之外的资金，这样 ILC 就不会削减其他研究。另一个问题是日本的债务——接近 11 万亿美元，约为其 GDP 的两倍。
尽管面临这些挑战，但根据村山仁的说法，日本全国议会中约有 40% 的立法者支持 ILC。日本经济团体联合会（一个由 1300 家主要公司组成的集团）也发布了支持 ILC 的声明。
除了对科学的贡献外，ILC 还有助于巩固日本在粒子物理学领域的领导地位，并为日本东北部农村地区岩手县的计划选址周围的社区带来好处。该地区的地质对于像 ILC 这样的敏感机器具有吸引力：稳定的花岗岩基岩和附近没有断层线意味着它可以一定程度上免受地震的影响。“东北地区是 2011 年地震和海啸中受灾最严重的地区，我们一直在努力重建该地区，”岩手县科学办公室执行主任佐佐木淳说。ILC 将为该地区带来就业机会并促进工业发展，这可能是该县持续复苏的关键。
目前，现在说岩手县柔和起伏的农田是否会成为粒子物理学的麦加还为时过早。
*编者注 (2019 年 3 月 11 日)：本故事的早期版本引用了物理学家 JoAnne Hewett 的一段话，该引述错误地陈述了她对日本决定的立场。我们引用她的话说，该决定是“向前迈出的积极一步”，但她认为积极的一步是 ILC 实验本身。