下一代大型粒子對撞機的前景尚不明朗。
3月7日，日本官員宣佈他們有興趣主辦一項名為國際線性對撞機 (ILC) 的物理實驗，但他們不會承諾該計劃，並正在尋求國際合作夥伴來幫助資助該專案。 ILC 是目前在歐洲執行的大型強子對撞機 (LHC) 的後繼者，它將把電子及其反物質對應物碰撞在一起，以期找到新的粒子或力來解釋一些最深層的宇宙謎團。
在國際未來加速器委員會的一次會議上，日本政府文部科學省 (MEXT) 的一位代表宣佈，日本將尋求與其他國家開始正式會談，以分擔該專案預計的 70 億美元成本。 如果找到願意合作的夥伴，日本可能會在 2020 年承諾主辦該加速器。
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該聲明發佈於關鍵的歐洲粒子物理戰略更新前幾個月，歐洲物理學家在該過程中決定優先資助哪些專案。“日本的決定……令人鼓舞，”費米實驗室國家加速器實驗室的物理學家 Pushpa Bhat 說。* 但其他研究人員擔心，推遲正式決定將削弱國際支援，並被解讀為“有效的‘不’”，正如牛津大學物理學家 Ryan Bodenstein 在 Twitter 上所說。
ILC 將建立在 LHC 的發現之上，尤其是其最著名的發現——長期尋求的希格斯玻色子的發現。 位於歐洲粒子物理實驗室 CERN 的 LHC 物理學家在 2012 年宣佈，他們發現了這個粒子，該粒子在半個世紀前就被預測到了。 發現希格斯玻色子有助於鞏固物理學家描述構成我們宇宙的粒子和力的最佳理論，稱為標準模型。 然而，物理學家希望 LHC 能夠超越該模型，並幫助回答該理論未解決的問題，例如構成超過可見物質 5 比 1 的“暗物質”是什麼，或者宇宙是否包含所謂的超對稱夥伴粒子，與宇宙中已知的粒子種類相對應。 到目前為止，LHC 在這些難題上一直未能取得突破，因此科學家們想要進行下一代實驗。
到 2013 年，一個由數百名物理學家組成的合作組織開始支援一項新的線性對撞機計劃：ILC。 與在穿越法國和瑞士的 LHC 長達 17 英里的地下環形隧道內環繞的質子不同，在 ILC 中碰撞的粒子將是電子及其反物質對應物正電子，它們將沿直線傳播。 電子將從數英里長隧道的一端加速，正電子將從另一端加速——兩者將在中間迎頭相撞。 這些電子-正電子碰撞被認為是“乾淨的”，因為這兩種粒子都是基本粒子——它們不是由任何其他物質組成的，因此物理學家可以輕鬆識別出它們碰撞時產生的物質。 另一方面，質子是由其他粒子組成的——膠子和夸克——因此，儘管 LHC 可以產生希格斯玻色子，但質子-質子碰撞產生的混亂使得很難看到希格斯粒子產生後會發生什麼。
希格斯玻色子與所謂的希格斯場有關，理論認為希格斯場瀰漫在整個空間中，賦予其他基本粒子質量。“它是將一切事物凝聚在一起的粒子，”線性對撞機合作組織副主任、加州大學伯克利分校的理論物理學家村山齊說。 一些物理學家希望希格斯玻色子能夠指出解決宇宙中一些未解之謎的答案。 例如，如果希格斯玻色子像賦予可見物質對應物質量一樣賦予暗物質粒子質量，那麼物理學家應該能夠看到希格斯玻色子衰變為不可見的暗物質粒子。 這樣的觀察最終可能會揭示這些難以捉摸的粒子是什麼。
自提出以來，ILC 一直在接受日本科學委員會的審查，該委員會是一個由多個學科的科學家組成的諮詢小組。 去年 12 月，該小組釋出了一份報告，承認 ILC 的潛力，但認為科學依據“不足以證明日本預計承擔的鉅額專案成本的主要部分是合理的”。
對於日本來說，主辦 ILC 不僅取決於從國際合作夥伴那裡獲得資金，還取決於緩解國內的擔憂。 作為 2020 年正式批准的途徑的一部分，ILC 需要獲得 SCJ 的批准。“從根本上說，人們擔心像 [ILC] 這樣的大型專案最終會損害其他學科的資源，”村山說。 為了使 ILC 更容易為 SCJ 的其他領域的科學家所接受，一些政治家提議使用傳統科學預算之外的資金，這樣 ILC 就不會削減其他研究的經費。 另一個問題是日本的債務——接近 11 萬億美元，約為其 GDP 的兩倍。
儘管存在這些挑戰，但據村山稱，該國國會中約有 40% 的立法者支援 ILC。 日本經濟團體聯合會（一個由 1,300 家主要公司組成的聯合組織）也釋出了一份宣告，表示支援 ILC。
除了對科學的推動作用外，ILC 還將有助於鞏固日本作為粒子物理學領導者的地位，並將為計劃中的選址所在地巖手縣（日本東北部的一個農村地區）周圍的社群帶來利益。 該地區的地質對像 ILC 這樣的精密機器很有吸引力：穩定的花崗岩基岩和附近沒有斷層線意味著它將在一定程度上免受地震的影響。“日本東北部是 2011 年地震和海嘯中受災最嚴重的地區，此後我們一直努力重建該地區，”巖手縣科學辦公室執行主任佐佐木淳說。 ILC 將為該地區帶來就業機會並促進工業發展，這可能是該縣持續復甦的關鍵。
目前，現在說巖手縣起伏平緩的農田是否會成為粒子物理學的聖地還為時過早。
*編者注（2019 年 3 月 11 日）：本故事的早期版本包含物理學家 JoAnne Hewett 的引述，該引述錯誤地陳述了她對日本決定的立場。 我們引用她的話說，該決定是“向前邁出的積極一步”，但她認為是 ILC 實驗本身是積極的一步。