下一個“上帝粒子”級別的重大物理發(fā)現(xiàn)將出自誰手？日本和中國都正在各自籌辦由本國主持的下一代大型強子對撞機，寄希望于通過大科學(xué)裝置來探索世界起源的亙古秘密。

這樣的想法起源于2013年，“上帝粒子”希格斯玻色子（Higgs boson）通過歐洲核子研究組織（CERN）的大型強子對撞機（LHC），被確定。這是基礎(chǔ)物理的一個里程碑。LHC通過模擬微觀的宇宙大爆炸環(huán)境，證實了活在物理學(xué)幾十年猜想中的希格斯玻色子確實存在，給粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型理論的大樓添上最后一塊基石。

日本和中國都有意做一個“繼任者”，在LHC的基礎(chǔ)上，詳細(xì)測量希格斯玻色子和其他已知的、抑或是將要被發(fā)現(xiàn)的粒子的屬性。

早在希格斯玻色子剛被初步發(fā)現(xiàn)時，2012年底，日本對粒子加速器的未來產(chǎn)生了濃厚的興趣。據(jù)《自然》雜志在2012年的報道，當(dāng)時有一個國際共識是，日本是全球唯一可能主持建造國際直線對撞機（ILC）的國家。國際科學(xué)家團隊對ILC的設(shè)計，是將正負(fù)電子沿著一個31公里長的直線通道進行對撞。這和LHC是在27公里的環(huán)形通道內(nèi)進行質(zhì)子對撞有所區(qū)別。

《自然》雜志介紹稱，ILC所用來對撞的粒子是作為基本單位的正負(fù)電子，更加清潔、更適于對撞的精確測量。這將有利于發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型之外的粒子，突破程度不亞于發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子。

而LHC使用質(zhì)子來對撞，質(zhì)子是由夸克組成的復(fù)合粒子，在對撞過程中會產(chǎn)生大量碎片。比如，在通過LHC尋找希格斯玻色子的過程中，每次對撞都會產(chǎn)生10個以上的碎片。而在一張照片中會疊加20、30次的對撞，科學(xué)家們需要在一張有著幾百個碎片圖中尋找希格斯玻色子衰變后的痕跡，是很大的工作量。

但目前，日本是否會建造ILC尚未定局。據(jù)報道，日本文部科學(xué)省（MEXT）被期望在今年，就日本是否會建造ILC作出表態(tài)。ILC被規(guī)劃在2030年左右建成，投入實驗。

日本文部科學(xué)省的顧慮之一是開支。建設(shè)大科學(xué)裝置意味著巨額的資金投入，ILC的預(yù)計開支為100億美元，若日本作為主持國，將承擔(dān)較大比重的開支。據(jù)日本高能加速器研究機構(gòu)（KEK）總干事Masanori Yamauchi介紹，由MEXT和美國能源部組成的聯(lián)合小組正在討論如何降低ILC的開支，有可能在100億美元的基礎(chǔ)上減少15%。即便如此，日本在正式宣布建造ILC之前，還需要來自其他國國家的資助承諾。

除了對高開支的顧慮，日本還想旁觀，看在2018年年底前，LHC是否會在第一次最大能量（14TeV）運行周期內(nèi)，有重大發(fā)現(xiàn)。

中國的大型強子對撞機計劃也在緊鑼密鼓進行中，是日本在該項目上的最大潛在競爭者之一。一個項目先行開展的話，在一定程度上會帶走另一個項目的部分潛在投資資金。在希格斯玻色子被發(fā)現(xiàn)的幾個月后，中科院高能物理研究所所長王貽芳領(lǐng)銜的團隊，就提出了在本世紀(jì)30時代建成對撞機的計劃。

中科院高能物理研究所打算與國際合作，在50-100公里的底下環(huán)形通道內(nèi)，利用相同的隧道，建造兩座超級對撞機：正負(fù)電子對撞機和質(zhì)子-質(zhì)子對撞機。雖然正負(fù)電子對撞機的對撞能級將只有0.24-0.35TeV。但它的存在可以為建造質(zhì)子-質(zhì)子對撞機削減大量成本。該質(zhì)子-質(zhì)子對撞機和LHC相似，都在環(huán)形通道內(nèi)使用質(zhì)子進行對撞。但該對撞機的通道長度將是LHC的2-4倍，對撞能級可達70-100TeV或100-140TeV，遠超LHC的14TeV。據(jù)《自然》雜志報道，在國際高能物理大會（ICHEP）上，王貽芳表示將專注于提高國際社會對該項目的興趣。

但不管是日本還是中國，是否實質(zhì)性地進入大型強子對撞機的建造階段都是一個重大的決定，而建造了10年、已經(jīng)“服役”8年左右的LHC的成績單影響著國際上對大型強子對撞機的預(yù)期。

目前，由于LHC尚未在發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型外的新粒子上有新進展，有人對LHC感到失望。去年12月，LHC疑似發(fā)現(xiàn)比希格斯玻色子更重的粒子的跡象，但今年8月5日，來自LHC的兩個獨立實驗——ATLAS和CMS的代表在美國芝加哥召開的國際高能物理大會上宣布，該跡象只是統(tǒng)計漲落，通過分析5倍于去年12月的數(shù)據(jù)，該跡象幾乎衰減至無。

對于LHC的表現(xiàn)，意大利比薩大學(xué)物理學(xué)家、CMS前負(fù)責(zé)人Guido Tonelli依然樂觀，目前收集到的數(shù)據(jù)僅為2018年底前LHC收集數(shù)據(jù)總量的六分之一，隨時都有突破的可能。

除了中國和日本爭先恐后地想在大型強子對撞機上占據(jù)主持國之位，主持LHC的歐洲核子研究組織也在考慮建立新一代超導(dǎo)磁體，將LHC的能級極限從14TeV提升至20TeV，抑或是另建一座“超級LHC”。