粒子物理学家热爱速度。他们希望在未来几年内，他们将拥有一台全新的机器，能够以惊人的速度——光速的 99.999999999%——碰撞粒子。然而，规划这样一台对撞机一直是一个非常缓慢的过程。*
其中一个竞争者是国际直线对撞机 (ILC)，这是一台耗资 70 亿美元、长 20 公里的机器，将建在日本。ILC 的前景一直不明朗——这种趋势在去年三月仍在继续，当时日本官员宣布他们将不承诺为其提供资金。由于没有明确的决定，头条新闻将 ILC 描述为“陷入困境”——一些物理学家感到失望，认为这是日本政府委婉拒绝的方式。
一年后，在 2 月 20 日举行的国际未来加速器委员会 (ICFA) 会议上，日本官员再次没有承诺为 ILC 提供资金。日本文部科学省 (MEXT) 重申，它将“在对该项目感兴趣的同时，与美国和欧洲的对口机构讨论 ILC 项目”。这种不温不火的官僚语言掩盖的是缓慢的进展。
支持科学新闻报道
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塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
在国内，ILC 最终获得了日本学术会议 (SCJ) 的批准，这是一个日本政府的科学咨询机构，多年来一直阻碍着它。“SCJ 的流程已经结束，文部科学省可以向前推进，”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齐表示。
在国际方面，日本已开始与法国、德国、英国和美国就 ILC 的成本分摊进行正式讨论。虽然美国已表示准备支持 ILC，但日本已与之交谈的欧洲国家目前均未准备承诺提供财政支持。
今年夏天，文部科学省将发布一份路线图，指出未来几年日本科学的发展道路。如果 ILC 被纳入路线图的项目中，它将清除另一个障碍。在其会后建议中，ICFA 倡导日本在一年内从预先规划阶段过渡到准备阶段。
时机至关重要：未来几年将决定 ILC 和粒子物理学领域的命运。即使文部科学省制定日本的路线图，其他国家也在制定他们的计划——这些计划可能包括也可能不包括 ILC。欧洲战略小组（CERN 每五年召开一次的特别工作组）将于五月发布关于优先考虑哪些项目的报告；美国的物理学家将于明年四月开始勾勒他们自己的粒子物理学路线图。ILC 是否建成在很大程度上取决于其计划是否及时准备就绪。
非线性路径
当电子在加速时转弯时，它们会发射光子，以同步辐射的形式释放能量。在传统的环形对撞机中，这种损失限制了粒子的最大能量。线性对撞机应运而生：顾名思义，它们在直线路径中加速和碰撞粒子，避免同步辐射，从而使电子能够达到更高的能量。
ILC 的目标是在大型强子对撞机 (LHC) 之后继续前进：研究希格斯玻色子。希格斯玻色子于 1960 年代被预测，并于 2012 年在大型强子对撞机 (LHC) 中被发现，它是赋予其他基本粒子质量的机制的核心。在发现它之前，希格斯玻色子也是粒子物理学久负盛名的标准模型（对所有已知的基本粒子和力（引力除外）的统一描述）中最后一块缺失的部分。关于希格斯玻色子的问题仍然存在——物理学家想知道它是否是“普通”的希格斯玻色子，或者它是否表现出可能指向新物理学的异常现象。
大型强子对撞机 (LHC) 碰撞质子以研究希格斯玻色子，而 ILC 将碰撞电子及其反物质对应物正电子。与由夸克和胶子混合物组成的质子不同，电子和正电子是“基本”的——就是它们本身。这产生了“更干净”的碰撞，最大限度地减少了来自不必要的次级粒子的“噪声”，这些噪声可能会掩盖物理学家寻求更深入探测希格斯玻色子的信号。
希望是，在如此干净的碰撞中，物理学家可以发现超罕见的事件——像面包屑一样沿着迷宫追踪它们，到达超越标准模型的新物理学的应许之地。
SCJ 认识到这种重要性，并写道，“毫无疑问，寻找‘超越标准模型的新物理学’是粒子物理学最重要的任务”。但这本身不足以赋予如此昂贵的项目优先权。其他实验，如超级神冈探测器，一个最近批准的大型中微子探测器，价格标签较低，为 6 亿美元，已被证明更具吸引力。
如果 ILC 最终建成，它将感谢日本工业界和政界的支持者。这两个群体都将粒子对撞机视为该国的政治和经济政变。此外，由于其计划的地理位置，ILC 也代表了东北地区的振兴努力，该地区仍在从 2011 年破坏性地震引发的海啸以及福岛第一核电站相关的核灾难中恢复。
但即使是 ILC 的狂热支持者也必须面对这样一个事实：它不是粒子物理学向前发展的唯一途径。一些新兴技术——例如缪子加速器、能量回收直线加速器和等离子体尾波场加速——可以以更低的成本提供同等或更高的性能，从而可能削弱建造像 ILC 这样采用传统技术的未来对撞机的理由。
在国际上，ILC 也与其他提议的对撞机竞争。CERN 正在进行并计划在 2030 年代继续进行的 LHC 的持续增量升级。在 LHC 之后，CERN 计划建造自己的直线对撞机 CLIC，或未来环形对撞机，一个 100 公里宽的环形巨兽，或两个设备都建造。在中国物理学家王贻芳的领导下，也在努力规划中国首个大型对撞机：环形正负电子对撞机。
但王贻芳认为，对撞机计划的竞争不一定是坏事。“我认为良性竞争实际上是好事，”他说。“如果 ILC 获得批准，当然这证明了科学兴趣的存在，并且这种科学得到了国际支持。”
不能保证这些机器中的任何一台会发现任何新的物理学。研究希格斯玻色子很可能是一场亚原子野鹅追逐，其作用仅在于告诉研究人员不该往哪里看。或者，它可能会揭示超出我们当前对宇宙理解范围的新物理学。
无论如何，粒子物理学家都准备尽一切努力。“这是一个非常特殊的粒子，与我们过去研究的任何粒子都不同，”村山在谈到希格斯玻色子时说。“特别是这个粒子，应该被研究透彻。”
*编者注（2020 年 2 月 27 日）：此句在发布后进行了修订。最初给出的数字是 0.99999999999%。