下一個(gè)“上帝粒子”級(jí)別的重大物理發(fā)現(xiàn)將出自誰(shuí)手？日本和中國(guó)都正在各自籌辦由本國(guó)主持的下一代大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，寄希望于通過大科學(xué)裝置來探索世界起源的亙古秘密。

這樣的想法起源于2013年，“上帝粒子”希格斯玻色子（Higgs boson）通過歐洲核子研究組織（CERN）的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC），被確定。這是基礎(chǔ)物理的一個(gè)里程碑。LHC通過模擬微觀的宇宙大爆炸環(huán)境，證實(shí)了活在物理學(xué)幾十年猜想中的希格斯玻色子確實(shí)存在，給粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型理論的大樓添上最后一塊基石。

日本和中國(guó)都有意做一個(gè)“繼任者”，在LHC的基礎(chǔ)上，詳細(xì)測(cè)量希格斯玻色子和其他已知的、抑或是將要被發(fā)現(xiàn)的粒子的屬性。

早在希格斯玻色子剛被初步發(fā)現(xiàn)時(shí)，2012年底，日本對(duì)粒子加速器的未來產(chǎn)生了濃厚的興趣。據(jù)《自然》雜志在2012年的報(bào)道，當(dāng)時(shí)有一個(gè)國(guó)際共識(shí)是，日本是全球唯一可能主持建造國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)（ILC）的國(guó)家。國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)ILC的設(shè)計(jì)，是將正負(fù)電子沿著一個(gè)31公里長(zhǎng)的直線通道進(jìn)行對(duì)撞。這和LHC是在27公里的環(huán)形通道內(nèi)進(jìn)行質(zhì)子對(duì)撞有所區(qū)別。

《自然》雜志介紹稱，ILC所用來對(duì)撞的粒子是作為基本單位的正負(fù)電子，更加清潔、更適于對(duì)撞的精確測(cè)量。這將有利于發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型之外的粒子，突破程度不亞于發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子。

而LHC使用質(zhì)子來對(duì)撞，質(zhì)子是由夸克組成的復(fù)合粒子，在對(duì)撞過程中會(huì)產(chǎn)生大量碎片。比如，在通過LHC尋找希格斯玻色子的過程中，每次對(duì)撞都會(huì)產(chǎn)生10個(gè)以上的碎片。而在一張照片中會(huì)疊加20、30次的對(duì)撞，科學(xué)家們需要在一張有著幾百個(gè)碎片圖中尋找希格斯玻色子衰變后的痕跡，是很大的工作量。

但目前，日本是否會(huì)建造ILC尚未定局。據(jù)報(bào)道，日本文部科學(xué)?。∕EXT）被期望在今年，就日本是否會(huì)建造ILC作出表態(tài)。ILC被規(guī)劃在2030年左右建成，投入實(shí)驗(yàn)。

日本文部科學(xué)省的顧慮之一是開支。建設(shè)大科學(xué)裝置意味著巨額的資金投入，ILC的預(yù)計(jì)開支為100億美元，若日本作為主持國(guó)，將承擔(dān)較大比重的開支。據(jù)日本高能加速器研究機(jī)構(gòu)（KEK）總干事Masanori Yamauchi介紹，由MEXT和美國(guó)能源部組成的聯(lián)合小組正在討論如何降低ILC的開支，有可能在100億美元的基礎(chǔ)上減少15%。即便如此，日本在正式宣布建造ILC之前，還需要來自其他國(guó)國(guó)家的資助承諾。

除了對(duì)高開支的顧慮，日本還想旁觀，看在2018年年底前，LHC是否會(huì)在第一次最大能量（14TeV）運(yùn)行周期內(nèi)，有重大發(fā)現(xiàn)。

中國(guó)的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)計(jì)劃也在緊鑼密鼓進(jìn)行中，是日本在該項(xiàng)目上的最大潛在競(jìng)爭(zhēng)者之一。一個(gè)項(xiàng)目先行開展的話，在一定程度上會(huì)帶走另一個(gè)項(xiàng)目的部分潛在投資資金。在希格斯玻色子被發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)月后，中科院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，就提出了在本世紀(jì)30時(shí)代建成對(duì)撞機(jī)的計(jì)劃。

中科院高能物理研究所打算與國(guó)際合作，在50-100公里的底下環(huán)形通道內(nèi)，利用相同的隧道，建造兩座超級(jí)對(duì)撞機(jī)：正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)和質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)。雖然正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的對(duì)撞能級(jí)將只有0.24-0.35TeV。但它的存在可以為建造質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)削減大量成本。該質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)和LHC相似，都在環(huán)形通道內(nèi)使用質(zhì)子進(jìn)行對(duì)撞。但該對(duì)撞機(jī)的通道長(zhǎng)度將是LHC的2-4倍，對(duì)撞能級(jí)可達(dá)70-100TeV或100-140TeV，遠(yuǎn)超LHC的14TeV。據(jù)《自然》雜志報(bào)道，在國(guó)際高能物理大會(huì)（ICHEP）上，王貽芳表示將專注于提高國(guó)際社會(huì)對(duì)該項(xiàng)目的興趣。

但不管是日本還是中國(guó)，是否實(shí)質(zhì)性地進(jìn)入大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的建造階段都是一個(gè)重大的決定，而建造了10年、已經(jīng)“服役”8年左右的LHC的成績(jī)單影響著國(guó)際上對(duì)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的預(yù)期。

目前，由于LHC尚未在發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型外的新粒子上有新進(jìn)展，有人對(duì)LHC感到失望。去年12月，LHC疑似發(fā)現(xiàn)比希格斯玻色子更重的粒子的跡象，但今年8月5日，來自LHC的兩個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)——ATLAS和CMS的代表在美國(guó)芝加哥召開的國(guó)際高能物理大會(huì)上宣布，該跡象只是統(tǒng)計(jì)漲落，通過分析5倍于去年12月的數(shù)據(jù)，該跡象幾乎衰減至無。

對(duì)于LHC的表現(xiàn)，意大利比薩大學(xué)物理學(xué)家、CMS前負(fù)責(zé)人Guido Tonelli依然樂觀，目前收集到的數(shù)據(jù)僅為2018年底前LHC收集數(shù)據(jù)總量的六分之一，隨時(shí)都有突破的可能。

除了中國(guó)和日本爭(zhēng)先恐后地想在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上占據(jù)主持國(guó)之位，主持LHC的歐洲核子研究組織也在考慮建立新一代超導(dǎo)磁體，將LHC的能級(jí)極限從14TeV提升至20TeV，抑或是另建一座“超級(jí)LHC”。