本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
大型强子对撞机才刚刚开始其探索，因此现在就开始考虑下一个新的粒子项目似乎有点为时过早。但是考虑到这些事情需要多长时间来规划，现在开始考虑是否为时过早呢？今年夏天，粒子物理学家在明尼阿波利斯举行了一次大型规划务虚会，哥伦比亚大学的彼得·沃伊特在博客中对此进行了报道。沃伊特以尖锐批评弦理论而闻名——我同意与他在这个问题上存在分歧——但他关于未来加速器的帖子与此无关。他引用的与会者中包括普林斯顿高等研究院的理论家尼玛·阿卡尼-哈米德，他以其一贯的热情承担了一台巨型新加速器的事业。上周我拜访了阿卡尼-哈米德，与他讨论他对理论粒子物理学的重新思考，但我们也聊到了他对实验物理学未来的激动人心的愿景。
阿卡尼-哈米德认为他的职业需要考虑宏大的目标。非常宏大。极其宏大。例如，周长是大型强子对撞机的四倍，能够以七倍的能量发射粒子。来自大型强子对撞机的初步结果要求不低于此。欧洲核子研究中心、北京高能物理研究所，以及更异想天开的费米实验室也一直在尝试这个想法。
目前，后大型强子对撞机项目的领先提案是国际直线对撞机，这是一对11公里长的电子枪，彼此相对，仿佛在进行亚原子决斗。今年早些时候，规划者在日本北部选定了一个地点。日本政府将该项目视为该地区海啸后的经济刺激措施。
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国际直线对撞机符合使用质子（如大型强子对撞机那样）进行发现，然后用电子跟进的历史模式。质子不仅是亚原子粒子，而且是整个亚原子世界，充满了更小的粒子。（事实上，物理学家尚未完全理解它们。）将两个质子撞击在一起，你会得到一团糟。但质子确实具有其缺陷的优点：由于很重，它们倾向于保持你给它们的能量，因为它们绕过弯道，因此它们更容易加速。电子则恰恰相反。它们尽可能简单，这使得它们非常适合进行精确测量，但又非常轻，以至于在圆形环中加速它们是一个三步前进，两步后退的过程。国际直线对撞机将以0.5万亿电子伏特（TeV）的能量撞击电子，远低于大型强子对撞机的额定功率（14 TeV），尽管能量将得到更有效的利用。
迫使更新此计划的原因是大型强子对撞机发现了希格斯玻色子——并且仅发现了希格斯玻色子。它尚未发现任何奇异粒子，例如超对称粒子，它们是假想的已知粒子的重型伙伴。这些超对称伙伴可能仍然存在，只是对于大型强子对撞机来说，它们太重而无法产生。但是，支持它们的大部分理由已经消失。超对称粒子应该设定希格斯玻色子的质量。为了实现这一点，它们自身的质量应该与希格斯玻色子的质量相当。然而，零结果表明，任何超对称粒子都至少重几倍。
粗略地说，希格斯玻色子质量等于粒子及其超对称伙伴的质量之差。如果超对称伙伴像大型强子对撞机现在要求的那样重，则这种减法必须以十分之一的精度进行——物理学家称之为“精细调整”的人为情况。如果大型强子对撞机在2015年重启时继续一无所获，则精细调整的程度将达到百分之一。
无论你如何看待它，这种情况都会产生国际直线对撞机无法解决的痒点。如果超对称伙伴存在，它们可能太重而无法让国际直线对撞机产生。国际直线对撞机仍然会解剖希格斯玻色子，这很棒，但仍然大大缩小了其范围。另一方面，如果超对称伙伴不存在，那么是什么解释了希格斯玻色子的质量？阿卡尼-哈米德得出结论，精确的后续机器是不够的。物理学家还需要另一台发现机器——一台能量将再次大幅跃升并寻找任何可以解释希格斯玻色子的东西的机器。
您可能会担心，世界上热爱科学的人们会花费数十亿美元购买一台超级对撞机，结果却一无所获：又一个零结果。这似乎不太可能——物理学家尚未徒劳地建造一台新机器——但阿卡尼-哈米德表示，零结果实际上可能是所有结果中最令人着迷的。如果没有任何东西可以解释希格斯玻色子的质量，也许希格斯玻色子是无法解释的。它的质量可能是随机设定的。这最自然地被理解为生活在众多宇宙之一中的结果（如上图所示）。每个平行宇宙都锁定了一个不同的希格斯玻色子质量，而我们得到了我们得到的值，因为我们得到了我们得到的值。暗能量的观测密度已经暗示了这种前景，暗能量似乎除了我们无法存在于它大不相同的情况下之外，没有其他解释。
如果一台对撞机达到100 TeV，同时一无所获，则希格斯玻色子质量必须精细调整到万分之一。虽然不能证明多元宇宙是肯定的，但这将是你所能期望的最有力的间接证据。
撇开我个人不再像以前那样迷恋的多元宇宙不谈，我认为阿卡尼-哈米德的论点有趣之处在于，粒子物理学正在进入一个新阶段。随着希格斯玻色子的发现，标准模型现在已经完成。它可以预测所有已知粒子实验的结果。它有令人讨厌的方面——即使是其方程的简短形式也填满了整页，并且充满了任意参数——但没有具体的实验人员可以解决的悬而未决的问题。因此，下一代加速器将具有与先前加速器不同的理论目标：不是为了填补结构，而是为了理解它。
没有粒子物理学家会否认100 TeV加速器将是一台梦想机器，但许多人确实质疑规划者是否应该考虑如此长远。“我与尼玛一样对100 TeV对撞机充满热情，”斯坦福直线加速器中心的迈克尔·佩斯金说。“但这在未来才是一个项目，而不是今天。”
更重要的是，仍然希望大型强子对撞机可以找到具有适当希格斯质量的超对称粒子。加州理工学院的巴里·巴里什是《大众科学》2008年关于国际直线对撞机的文章的合著者，他说：“就大型强子对撞机迄今为止所做的工作而言，它所拥有的计划最终综合数据不到1%，因此他们看到的只是冰山一角。”其他理论家认为你不需要超对称性来解释希格斯玻色子；标准模型已经可以做到这一点。
然而，可能引起不安的主要原因是，大多数40岁以上的美国粒子物理学家仍然对国会在1993年取消超导超级对撞机感到失望。超导超级对撞机本应达到40 TeV的能量，并解决阿卡尼-哈米德提出的问题。有人可能会认为，取消是合理的，因为成本超支，但无论如何，美国科学家不敢再做梦了——美国国会是一个太反复无常的赞助人。即使是像癌症研究和气候监测这样的无需动脑筋的事情，如今也很难推销出去。基础物理学的未来在于欧洲和亚洲。费米实验室的克里斯·奎格告诉我：“在我上次对欧洲核子研究中心的长期访问中，一位前任总干事来到我的办公室宣布，‘克里斯，我一直在思考：你本应该建造超导超级对撞机。那是一台完美的机器。’”
图片由普林斯顿高等研究院的尼玛·阿卡尼-哈米德提供