粒子物理學家熱愛速度。他們希望在未來幾年內，他們將擁有一臺全新的機器，能夠以驚人的速度——光速的 99.999999999%——碰撞粒子。然而，規劃這樣一臺對撞機一直是一個非常緩慢的過程。*
其中一個競爭者是國際直線對撞機 (ILC)，這是一臺耗資 70 億美元、長 20 公里的機器，將建在日本。ILC 的前景一直不明朗——這種趨勢在去年三月仍在繼續，當時日本官員宣佈他們將不承諾為其提供資金。由於沒有明確的決定，頭條新聞將 ILC 描述為“陷入困境”——一些物理學家感到失望，認為這是日本政府委婉拒絕的方式。
一年後，在 2 月 20 日舉行的國際未來加速器委員會 (ICFA) 會議上，日本官員再次沒有承諾為 ILC 提供資金。日本文部科學省 (MEXT) 重申，它將“在對該專案感興趣的同時，與美國和歐洲的對口機構討論 ILC 專案”。這種不溫不火的官僚語言掩蓋的是緩慢的進展。
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在國內，ILC 最終獲得了日本學術會議 (SCJ) 的批准，這是一個日本政府的科學諮詢機構，多年來一直阻礙著它。“SCJ 的流程已經結束，文部科學省可以向前推進，”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齊表示。
在國際方面，日本已開始與法國、德國、英國和美國就 ILC 的成本分攤進行正式討論。雖然美國已表示準備支援 ILC，但日本已與之交談的歐洲國家目前均未準備承諾提供財政支援。
今年夏天，文部科學省將釋出一份路線圖，指出未來幾年日本科學的發展道路。如果 ILC 被納入路線圖的專案中，它將清除另一個障礙。在其會後建議中，ICFA 倡導日本在一年內從預先規劃階段過渡到準備階段。
時機至關重要：未來幾年將決定 ILC 和粒子物理學領域的命運。即使文部科學省制定日本的路線圖，其他國家也在制定他們的計劃——這些計劃可能包括也可能不包括 ILC。歐洲戰略小組（CERN 每五年召開一次的特別工作組）將於五月釋出關於優先考慮哪些專案的報告；美國的物理學家將於明年四月開始勾勒他們自己的粒子物理學路線圖。ILC 是否建成在很大程度上取決於其計劃是否及時準備就緒。
非線性路徑
當電子在加速時轉彎時，它們會發射光子，以同步輻射的形式釋放能量。在傳統的環形對撞機中，這種損失限制了粒子的最大能量。線性對撞機應運而生：顧名思義，它們在直線路徑中加速和碰撞粒子，避免同步輻射，從而使電子能夠達到更高的能量。
ILC 的目標是在大型強子對撞機 (LHC) 之後繼續前進：研究希格斯玻色子。希格斯玻色子於 1960 年代被預測，並於 2012 年在大型強子對撞機 (LHC) 中被發現，它是賦予其他基本粒子質量的機制的核心。在發現它之前，希格斯玻色子也是粒子物理學久負盛名的標準模型（對所有已知的基本粒子和力（引力除外）的統一描述）中最後一塊缺失的部分。關於希格斯玻色子的問題仍然存在——物理學家想知道它是否是“普通”的希格斯玻色子，或者它是否表現出可能指向新物理學的異常現象。
大型強子對撞機 (LHC) 碰撞質子以研究希格斯玻色子，而 ILC 將碰撞電子及其反物質對應物正電子。與由夸克和膠子混合物組成的質子不同，電子和正電子是“基本”的——就是它們本身。這產生了“更乾淨”的碰撞，最大限度地減少了來自不必要的次級粒子的“噪聲”，這些噪聲可能會掩蓋物理學家尋求更深入探測希格斯玻色子的訊號。
希望是，在如此乾淨的碰撞中，物理學家可以發現超罕見的事件——像麵包屑一樣沿著迷宮追蹤它們，到達超越標準模型的新物理學的應許之地。
SCJ 認識到這種重要性，並寫道，“毫無疑問，尋找‘超越標準模型的新物理學’是粒子物理學最重要的任務”。但這本身不足以賦予如此昂貴的專案優先權。其他實驗，如超級神岡探測器，一個最近批准的大型中微子探測器，價格標籤較低，為 6 億美元，已被證明更具吸引力。
如果 ILC 最終建成，它將感謝日本工業界和政界的支持者。這兩個群體都將粒子對撞機視為該國的政治和經濟政變。此外，由於其計劃的地理位置，ILC 也代表了東北地區的振興努力，該地區仍在從 2011 年破壞性地震引發的海嘯以及福島第一核電站相關的核災難中恢復。
但即使是 ILC 的狂熱支持者也必須面對這樣一個事實：它不是粒子物理學向前發展的唯一途徑。一些新興技術——例如繆子加速器、能量回收直線加速器和等離子體尾波場加速——可以以更低的成本提供同等或更高的效能，從而可能削弱建造像 ILC 這樣採用傳統技術的未來對撞機的理由。
在國際上，ILC 也與其他提議的對撞機競爭。CERN 正在進行並計劃在 2030 年代繼續進行的 LHC 的持續增量升級。在 LHC 之後，CERN 計劃建造自己的直線對撞機 CLIC，或未來環形對撞機，一個 100 公里寬的環形巨獸，或兩個裝置都建造。在中國物理學家王貽芳的領導下，也在努力規劃中國首個大型對撞機：環形正負電子對撞機。
但王貽芳認為，對撞機計劃的競爭不一定是壞事。“我認為良性競爭實際上是好事，”他說。“如果 ILC 獲得批准，當然這證明了科學興趣的存在，並且這種科學得到了國際支援。”
不能保證這些機器中的任何一臺會發現任何新的物理學。研究希格斯玻色子很可能是一場亞原子野鵝追逐，其作用僅在於告訴研究人員不該往哪裡看。或者，它可能會揭示超出我們當前對宇宙理解範圍的新物理學。
無論如何，粒子物理學家都準備盡一切努力。“這是一個非常特殊的粒子，與我們過去研究的任何粒子都不同，”村山在談到希格斯玻色子時說。“特別是這個粒子，應該被研究透徹。”
*編者注（2020 年 2 月 27 日）：此句在釋出後進行了修訂。最初給出的數字是 0.99999999999%。