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個名為國際直線對撞機 (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撞擊在一起，以期發現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就分攤該專案預計 70 億美元的成本開始正式談判。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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該宣告是在歐洲粒子物理戰略更新的關鍵時期前幾個月釋出的，歐洲物理學家在此過程中決定哪些專案應優先考慮未來的資金。“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，推遲正式決定會削弱國際支援，並被解讀為“實際上是‘不’”，正如牛津大學物理學家 Ryan Bodenstein 在 Twitter 上所說的那樣。
ILC 將建立在 LHC 的發現基礎上，尤其是其最顯著的發現——長期尋找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 年宣佈他們發現了該粒子，該粒子早在半個世紀前就已被預測到。發現希格斯玻色子有助於鞏固物理學家用來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，並幫助回答該理論無法解決的問題，例如是什麼構成了 5 比 1 的重量超過可見物質的“暗物質”，或者宇宙是否包含所謂的超對稱伴隨粒子，它們是宇宙中已知粒子種類的伴隨粒子。到目前為止，LHC 在這些難題上都未能給出答案，因此科學家需要下一代實驗。
到 2013 年，一個由數百名物理學家組成的合作組織開始支援建造新的直線對撞機的計劃：ILC。與在 LHC 橫跨法國和瑞士的 17 英里長的地下環中迴圈的質子不同，在 ILC 中碰撞的粒子將是電子及其反物質同類——正電子，它們將沿直線傳播。電子將從幾英里長隧道的盡頭加速，正電子將從另一端加速——兩者將在中間相遇並正面碰撞。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——它們不是由其他任何東西組成的，因此物理學家可以很容易地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——膠子和夸克——組成的，因此，即使 LHC 可以產生希格斯玻色子，質子-質子碰撞產生的混亂也會使人們很難看到希格斯粒子出現後會發生什麼。
希格斯玻色子與所謂的希格斯場有關，該希格斯場被認為瀰漫在整個空間中，賦予其他基本粒子質量。“它是讓一切保持在一起的粒子，”直線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仁說。一些物理學家希望希格斯可以指出宇宙中一些懸而未決的謎團的答案。例如，如果希格斯玻色子像賦予可見物質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衰變成不可見的暗物質粒子。這樣的觀察最終可以揭示這些難以捉摸的粒子是什麼。
自提出以來，ILC 一直在由日本科學委員會進行審查，該委員會是一個由來自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，承認了 ILC 的潛力，但認為該科學不足以“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 年正式同意的途徑的一部分，ILC 需要獲得 SCJ 的批准。“內心深處，人們擔心像 [ILC] 這樣的大專案最終會損害其他學科的資源，”村山說。為了使 ILC 更容易被坐在 SCJ 的其他領域的科學家接受，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。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。
儘管面臨這些挑戰，但根據村山仁的說法，日本全國議會中約有 40% 的立法者支援 ILC。日本經濟團體聯合會（一個由 1300 家主要公司組成的集團）也釋出了支援 ILC 的宣告。
除了對科學的貢獻外，ILC 還有助於鞏固日本在粒子物理學領域的領導地位，併為日本東北部農村地區巖手縣的計劃選址周圍的社群帶來好處。該地區的地質對於像 ILC 這樣的敏感機器具有吸引力：穩定的花崗岩基岩和附近沒有斷層線意味著它可以一定程度上免受地震的影響。“東北地區是 2011 年地震和海嘯中受災最嚴重的地區，我們一直在努力重建該地區，”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，現在說巖手縣柔和起伏的農田是否會成為粒子物理學的麥加還為時過早。
*編者注 (2019 年 3 月 11 日)：本故事的早期版本引用了物理學家 JoAnne Hewett 的一段話，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”，但她認為積極的一步是 ILC 實驗本身。