日本“出血”100亿美元竞标对撞机
2012年12月28日
作者：唐凤
来源：中国科学报
日本“出血”100亿美元竞标对撞机
国际直线对撞机能将电子加速到接近光速。图片来源：REY.HORI/KEK
■本报记者 唐凤
在欧洲核子研究委员会（CERN）的大型强子对撞机（LHC）瞥见科学家一直在寻找的希格斯玻色子之前20年，物理学家就在计划建造一种设备，以便用于详细检测希格斯粒子以及寻找其他更多的粒子。
12月15日，科学家在为“梦机器”技术设计报告的完成奔走庆祝，这个设备就是国际直线对撞机（ILC）。而下一步梦机器面临的障碍将是，在哪里建造和由谁出资建造。
但是，这场ILC竞标看上去只有日本表现出了浓厚的兴趣。
10月，日本高能物理协会发出倡议，表示将主持ILC相关工作，进行分阶段建设，并已经筹集到一半资金。日本方面预计整个ILC工程将耗资100亿美元。（其他预算还包括应急费用、通货膨胀以及其他多样化支出，美国能源部部长Steven Chu曾提出一个250亿美元的预算案。）
国际直线对撞机
“如果其他国家能贡献50%，我认为日本政府将会支持ILC。”参与ILC设计的东京大学物理学家Satoru Yamashita提到。但是到2015年或2016年，其他国家是否能像物理学家期待的那样按时齐聚一堂，启动ILC建设施工，还尚待分晓。
LHC在地下27公里长的环形管中加速质子，而与LHC不同，ILC将在一个长达31公里的直线隧道中释放粒子。ILC的超导磁体将加速电子和其反物质——正电子——接近光速，并将它们撞击在一起，从而释放出5000亿电子伏的能量。一般而言，粒子在弯曲路径中容易丧失能量，并且粒子越轻，能量损失越大。
来自欧洲、日本和美国的研究人员之前就开始分别忙于直线对撞机各部分的工作，2004年开始共同协作。美国能源部布鲁克海文国家实验室物理学家Michael Harrison提到，来自35个国家300个实验室和大学的1500名研究人员分散在世界各地，而且没有一个领头的实验室。Harrison是美国地区设计小组主管，他说：“这是高能物理设备首次由国际联合研究人员合作设计而成。”
第三方专家将负责评估相关技术设计方案，并在明年春天拟定一个官方价格标准。技术设计将是定价的基础，资金计划由不同方面共同承担。
Yamashita指出，为了减少初始投资，日本的策略是“从小处开始和发展”。该直线对撞机一开始将作为一个拥有2500亿电子伏能量的“希格斯粒子工厂”投入使用。
德国电子同步加速器研究所ILC项目组成员物理学家Eckhard Elsen指出，生产大量的希格斯玻色子将帮助研究人员“在更高的精度水平了解该粒子的性能，这些是LHC无法达到的”。物理学家希望这些研究能够判断希格斯粒子与其他粒子是如何相互作用的。
ILC逐步达到5000亿电子伏能量的目标将能够支持顶夸克、暗物质微粒，甚至是可能的额外空间维度研究。最终，机器将能扩展至1万亿电子伏。“通过延长对撞机的长度来提高能量，这也是直线加速器的主要优势之一。”Yamashita说。
唯一竞标者
除了进行物理研究，该工程还被期待成为日本地区发展的引擎。据《科学》杂志报道称，该国有两个候选地址，一个在九州，另一个在岩手县东北地区。目前正在进行地质调查，以确定选择结果。
目前，日本是唯一建设提议者。美国能源部在ILC中没有官方职位，Harrison表示：“美国目前对主持这样一个物理工程没有兴趣。”不过11月25日，德国粒子物理学委员会提出，“热情支持”日本的提议。委员会发布的声明称：“我们强力建议欧洲积极支持这项工作，以促进工程完结。”
然而，筹资将是一个挑战。Elsen相信，CERN将是推动欧洲参与ILC的合适机构。但是，LHC 升级工作在CERN享有优先权。“是否能够从欧盟或其他欧洲单独国家获得资金是谈判的主要问题。”Elsen说。Harrison认为，美国在高能物理学方面的预算“将需要增加”。
长时间延迟将影响该工程的科学价值。Yamashita表示，物理学家希望在LHC依然能使用的时候，ILC能够启动。Harrison称，互补性也意味着ILC不会与可预知的未来不相干。不过，“10年以后，可能启动ILC就是不明智的了。”他补充道。
《中国科学报》 (2012-12-28 第3版 国际)