本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
1954年，著名物理學家恩里科·費米對未來的粒子加速器做了一個簡單但令人沮喪的計算。他估計，要創造出能量為3萬億電子伏特的粒子，你必須建造一個半徑為8000公里的環，成本為1700億美元。這是費米罕見的錯誤判斷。大型強子對撞機在2010年以4公里的環和100億美元的成本實現了這一能量水平。很大程度上，它的成功歸功於字母“C”：LHC讓粒子相互碰撞，而不是像費米設想的那樣撞擊固定目標。如今的磁鐵比費米敢於夢想的更強大，這也起到了幫助作用。對於兩年前共同宣佈希格斯玻色子的LHC物理學家法比奧拉·賈諾蒂來說，這對那些擔心她的領域正在達到極限的人來說，是一個具有啟發意義的故事。“正確的態度不是放棄並說這是不可能的，”她說。“正確的態度是創新。”
上週，她和她的同事聚集在哥倫比亞大學，回顧LHC的發現並討論未來。物理學家/博主馬特·斯特拉斯勒在他的部落格上總結了一些關於希格斯粒子的發現。我個人對所有末日事物都非常著迷，當理論家約翰·埃利斯證實希格斯粒子和已知最重基本粒子頂夸克的質量將宇宙置於災難性不穩定的邊緣時，我感到非常興奮。在任何時刻，真空都可能衰變為更低的能量狀態，改變支配我們宇宙的物理定律——這將是一場存在性的災難，會消滅所有形式的物質。對此，你的反應應該是：好訊息！正如物理學家喬·巴特沃斯昨天在部落格中寫道，我們生活在混沌邊緣的事實可能正在告訴我們一些關於世界如何構建的深刻道理。（此外，物理學家不妨對真空不穩定性進行一番美好的解讀，因為如果自我毀滅已經寫入了自然法則，那麼我們無能為力來拯救自己。）
目前，希格斯粒子仍然是LHC的主要產出。沒有奇異粒子或新力被發現——這一零結果讓不少物理學家感到不安。我在會議上看到的演講者承認了他們同事的擔憂，但認為現在還為時過早。當LHC明年再次啟動時，它的能量將是現在的兩倍。如果這仍然不足以釋放新的粒子，那麼物理學家們正在為更強大的機器制定計劃。
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在美國科學資金狀況不佳的情況下，現在談論昂貴的新實驗似乎不是一個好時機。但一種“我們能行”的態度正在蔓延。如何在財政緊縮時期建造這些機器是最近完成的一份報告的主題，該報告設定了美國物理學的優先事項，被稱為粒子物理專案優先排序小組，或P5。一個指導主題是，美國和任何其他國家都不能再單打獨鬥。美國應該幫助歐洲人進行計劃於2020年左右進行的大型LHC升級，這將使其粒子泵送量提高10倍，從而捕獲更罕見的過程。美國應該參與日本正在考慮的國際直線對撞機，該對撞機將於2028年左右啟動。反過來，美國應該使其自身的 neutrino 實驗室國際化。
物理學家將 LHC v3.0 和 ILC（或類似的裝置）視為他們近期發現的必要後續措施。這兩臺機器都將進行超高精度的測量，以檢查希格斯粒子是否在發揮其預期的理論作用。例如，粒子的質量應該與其與希格斯粒子的相互作用強度成正比。任何偏差都可能表明尚未知粒子的陰暗影響。事實上，新粒子很可能首先以這種間接方式暴露自己，就像頂夸克在任何人真正創造出頂夸克之前很久就在已知粒子的行為中顯現出來一樣。中微子也可能為新物理學提供後門。
在 ILC 之後，物理學規劃者進入了一個更夢幻的加速器領域，這些加速器可以拋射能量為 100 TeV 的粒子。實際上，並沒有那麼夢幻：美國在 20 年前幾乎建造了這樣一臺機器，即超導超級對撞機，所以這完全是可行的。規劃者已經開始碰撞首字母縮略詞。歐洲核子研究中心似乎已經放棄了 VLHC（“超大型強子對撞機”），轉而使用 FCC（“未來環形對撞機”）。中國也在考慮類似的機器，也有自己的縮寫詞激增（CepC，SppC）。P5 報告稱，美國也不應被排除在外。美國有很多時間重新找回狀態。該報告建議投資於必要的技術，特別是磁鐵。LHC 的磁鐵強度為 8 特斯拉。普通超導體可能會提升到 16 特斯拉，這足以從 100 公里的環中獲得 100 TeV 的能量。賈諾蒂說，更小的環或更高的能量將需要由高溫超導體制成的磁鐵。
尼瑪·阿卡尼-哈米德一直是 100 TeV 對撞機的最雄辯的支持者之一，我在去年的部落格中寫過他的想法。在上週會議的小組討論中，他描述了科學家們可能受到存在的宏大問題的驅動——什麼是時空？世界為什麼是量子的？——但在實踐中，如果他們要取得進展，就必須專注於漸進式的問題。“作為一名專業科學家，一件重要的事情是不要問大問題，”他說。“而是問下一個問題。” 但他說，在完成了標準模型之後，物理學家們已經達到了一個特殊的時刻。他們現在生活在一個下一個問題就是大問題的時代。
法比奧拉·賈諾蒂在 ATLAS 探測器前。ATLAS 實驗 (C) 2011 CERN