幾十年來，歐洲和美國在高能粒子對撞機領域一直處於領先地位。但是，中國一項正在悄然積聚力量的提案，提高了該國可能很快在粒子物理學領域佔據領先地位的可能性。
北京高能物理研究所（IHEP）的科學家與國際合作者合作，計劃到 2028 年建造一個“希格斯工廠”——一個 52 公里長的地下環形加速器，將電子和正電子撞擊在一起。這些基本粒子的碰撞將使希格斯玻色子的研究精度高於歐洲位於瑞士日內瓦附近的粒子物理實驗室 CERN 的小得多的環形對撞機（LHC）。
物理學家表示，擬議的價值 30 億美元的機器在技術上是可以實現的，並且在規模和成本方面都被認為是保守的。但是，中國希望它也能成為通往下一代對撞機——一個超級質子-質子對撞機——在同一隧道內的墊腳石。
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歐洲和美國的團隊都表示有興趣建造自己的超級對撞機（見《自然》503, 177; 2013），但是在建造這樣的機器之前需要進行大量的研究，這意味著最早的目標日期是 2035 年。中國希望在此期間建造自己的電子-正電子對撞機，如果需要，可以不受國際資金的援助，並在技術上儘可能快地跟進超級質子對撞機。由於可能只會建造一臺超級對撞機，中國的勢頭使其牢牢佔據主導地位。
本月在西班牙巴倫西亞舉行的國際高能物理會議上，高能物理研究所所長王貽芳表示，為了獲得政府支援，中國希望朝著一個比 2035 年的超級對撞機更直接的目標努力。“你不能只談論一個 20 年後的專案，”他說。
電子-正電子對撞機和像大型強子對撞機這樣的強子對撞機是互補的。強子對撞機是重錘，以高能量將質子（一種由三種稱為夸克的基本粒子組成的強子）撞擊在一起，以觀察會出現什麼。較低能量的電子-正電子機器產生更容易分析的更乾淨的碰撞，因為它們已經將基本粒子撞擊在一起。透過詳細檢查希格斯玻色子與其他粒子的相互作用，擬議的中國對撞機應該能夠例如檢測希格斯是一個簡單的粒子還是更奇異的東西。這將幫助物理學家弄清楚該粒子是否符合粒子物理學標準模型的預測，或者例如，是否存在多種型別的希格斯玻色子。
這臺機器將是中國的一大飛躍。中國目前最大的對撞機周長只有 240 米。英國牛津大學的實驗物理學家伊恩·希普西表示，十年前，中國粒子物理學家會對他們是否有能力主持一臺 52 公里的機器表示懷疑。但是，在對撞機和中微子實驗取得幾次成功之後，包括在 2012 年展示中微子如何從一種形式變為另一種形式，中國現在“首次有信心提出一個雄心勃勃的新機器”，希普西說。
德國漢堡德國高能物理實驗室 DESY 的加速器物理學家尼克·沃克表示，中國政府尚未就任何資金達成一致，但該國日益增長的經濟信心使科學家們相信政治氣候已經成熟。他補充說，雖然仍然存在一些技術問題，例如降低能源消耗大的環的功率需求，但都不是主要的。
但是，中國距離對撞機主導地位還很遠。歐洲核子研究中心兩個主要實驗之一的粒子物理學家和前負責人吉多·託內利說，中國的主要弱點是其高能物理學界規模較小。他補充說，如果中國最終要主持一臺超級對撞機，該專案必須是國際性的。“沒有人能夠獨自做到這一點。”
王貽芳表示，中國歡迎國際社會為這兩個專案提供資金，如果支援力度很大，環形尺寸可以擴大到 80 公里，從而擴大科學範圍（見 “碰撞之路”）。但他補充說，該國不會等待合作者才向前推進。未來兩年將用於草擬設計並確定需要解決哪些技術難題。詳細的設計、預算和位置計劃將隨後進行，建設最早可能在五年內開始，王貽芳補充說。
但是，希普西說，由於實際上只會建造一臺超級對撞機，“世界必須共同努力，將其安置在最適合其儘快實現的地方”。他認為，在未來五年內，中國的計劃將在中國、美國和歐洲之間產生良性競爭，從而最大限度地提高出現單一競爭者的機會。
還有一個最後的複雜問題。國際直線對撞機（ILC）的計劃正在順利進行中，它是一種電子-正電子直線加速器，其執行能量可能比中國擬議的 52 公里電子-正電子環高得多。領導歐洲 ILC 設計團隊的布賴恩·福斯特表示，物理學家們強烈支援該專案，但該專案尚未獲得資金或主辦國。他擔心中國的計劃可能會削弱對該專案的支援。
日本表示對主辦 ILC 表現出濃厚的興趣，但並未“牢牢控制”該專案，福斯特說。他建議中國可以介入，並認為由於 ILC 的能量範圍比環形對撞機更廣，因此直線加速器可以做的不僅僅是研究希格斯：它可以探索其他難以理解的粒子，例如頂夸克，以及大型強子對撞機可能發現的任何其他現象。
本文經許可轉載，首次發表於 2014 年 7 月 22 日。