粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型對(duì)構(gòu)成微觀世界的夸克和輕子及其相互作用給出了精確的定量描敘。它的預(yù)言為數(shù)以百計(jì)的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。然而，標(biāo)準(zhǔn)模型不能正確的解釋在加速器上進(jìn)行的一些實(shí)驗(yàn)和對(duì)宇宙進(jìn)行的若干觀測(cè)結(jié)果。暗物質(zhì)、暗能量和中微子質(zhì)量都要求超越現(xiàn)有認(rèn)識(shí)的新物理。粒子物理學(xué)正處在重大發(fā)現(xiàn)的門檻，21世紀(jì)粒子物理學(xué)的任務(wù)就是探索這些問(wèn)題的答案。歐洲核子研究中心（CERN）正在建造的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（Large Hadron Collider，簡(jiǎn)稱LHC）就是從事上述前沿研究的關(guān)鍵設(shè)備。但由于環(huán)形電子對(duì)撞機(jī)向更高能區(qū)發(fā)展時(shí)遇到同步輻射能量損失隨束流能量的四次方增長(zhǎng)的困難，因此，國(guó)際高能物理界達(dá)成共識(shí)：在LHC之后,采用大型直線對(duì)撞機(jī)（Linear Collider，簡(jiǎn)稱LC）作為新一代的高能物理對(duì)撞機(jī)。

大型加速器的建設(shè)從關(guān)鍵技術(shù)的研究，到方案的設(shè)計(jì)和建設(shè)調(diào)試，周期往往長(zhǎng)達(dá)三十年以上，所以十多年前國(guó)際高能物理界就開始研究下一代的高能加速器-大型正負(fù)電子直線對(duì)撞機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，其核心就是加速技術(shù)。

擬議的直線對(duì)撞機(jī)是一臺(tái)超高能量的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，它由兩臺(tái)大型超導(dǎo)直線加速器組成，分別將正負(fù)電子加速到2500億電子伏特的能量，質(zhì)心系能量達(dá)到5000億電子伏特，以后還可以提高到10000億電子伏特。它將建造在總長(zhǎng)約40公里的地下隧道里，預(yù)計(jì)最快也要等到2016年前后才能建成，造價(jià)高達(dá)數(shù)十億美元。正因?yàn)橹本�對(duì)撞機(jī)造價(jià)高昂，全世界只可能建造一臺(tái)。國(guó)際高能物理界對(duì)此早已達(dá)成了共識(shí)。

國(guó)際上從事LC關(guān)鍵技術(shù)研制有四個(gè)研究所：德國(guó)DESY的Tesla TTF、美國(guó)SLAC的NLC以及日本KEK的GLC，CERN的CILC。他們采用了各自不同的技術(shù)（常溫或超導(dǎo)）、不同的加速結(jié)構(gòu)。基本成熟的技術(shù)方案可歸為兩種：德國(guó)DESY 的L波段超導(dǎo)加速結(jié)構(gòu)(2K)，稱為"冷"技術(shù)（cool）；美國(guó)SLAC和日本高能物理研究機(jī)構(gòu)（KEK）聯(lián)合研制的X波段常溫加速結(jié)構(gòu),稱為"暖"技術(shù)（warm）。十多年來(lái)，這三個(gè)實(shí)驗(yàn)室都分別投入了數(shù)以千萬(wàn)美元的研究經(jīng)費(fèi)，建立了大型的試驗(yàn)裝置。"暖"X-波段技術(shù)和"冷"超導(dǎo)技術(shù)，兩種方案各有所長(zhǎng)，并且都匯集了科學(xué)家和工程師們多年的研發(fā)努力，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。但同時(shí)研發(fā)兩種技術(shù)方案的代價(jià)昂貴而且費(fèi)時(shí)，大家逐漸認(rèn)識(shí)到只有國(guó)際合作才是建造LC的唯一途徑，有關(guān)各國(guó)必須就關(guān)鍵技術(shù)方案達(dá)成一致，其預(yù)研、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和科學(xué)研究必然廣泛采取大規(guī)模國(guó)際合作的方式。

左上圖為DESY-TESLA 示意圖，中圖為超導(dǎo)高頻腔，右上圖為其試驗(yàn)裝置（TTF）

左上圖為SLAC-NLC的示意圖，中圖為其試驗(yàn)裝，右上圖為加速裝置示意圖。

左上圖為KEK-GLC，右上圖為試驗(yàn)裝置（ATF）

上圖為CERN-CLIC

1976年，國(guó)際純粹和應(yīng)用物理協(xié)會(huì)建立了國(guó)際未來(lái)加速器委員會(huì)（International Committee for Future Accelerators，簡(jiǎn)稱ICFA）。在2001年前，關(guān)于LC的討論一直由ICFA主導(dǎo)。其作用和目的是推動(dòng)國(guó)際上高能加速器的建造和運(yùn)行，組織定期會(huì)議和各類研討會(huì)，交流各區(qū)域設(shè)施的發(fā)展計(jì)劃，研討相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。1995年以來(lái)，ICFA在推動(dòng)直線對(duì)撞機(jī)研制方面做了突出的工作。

被稱為“富國(guó)俱樂(lè)部”的經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development，簡(jiǎn)稱OECD）下屬的專門討論大科學(xué)裝置的全球科學(xué)論壇（Global Science Forum，簡(jiǎn)稱GSF）從2000年起也開始討論LC。當(dāng)時(shí)擔(dān)任ICFA主席的日本曾反對(duì)GSF的介入，但后來(lái)，ICFA感到OECD/GSF由各國(guó)科技部長(zhǎng)參加的討論有利于在各國(guó)進(jìn)行政府層面的協(xié)調(diào)，兩者在LC的問(wèn)題上慢慢接近，并決定定期召開聯(lián)合會(huì)議。中國(guó)于2002年正式成為OECD/GSF 的觀察員。

ICFA于2002年成立了國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)指導(dǎo)委員會(huì)（International Linear Collider Steering Group，簡(jiǎn)稱ILCSC），下設(shè)國(guó)際加速器技術(shù)評(píng)審委員會(huì)（International Technology Recommendation Panel，簡(jiǎn)稱ITRP），也就是所謂的“聰明人委員會(huì)”，分歐洲、北美、亞洲三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域推薦4人。日本和韓國(guó)瓜分了亞洲的4個(gè)人選。主席由研究引力波的Barry C. Barish教授（右圖）擔(dān)任，左圖為計(jì)劃中今后數(shù)年內(nèi)主導(dǎo)直線對(duì)撞機(jī)的組織構(gòu)架。 2003年，國(guó)際未來(lái)加速器委員會(huì)委托ITRP對(duì)直線對(duì)撞機(jī)的兩種技術(shù)方案進(jìn)行評(píng)估。有關(guān)各方均表示，不論ITRP選定何種技術(shù)方案，都將無(wú)條件接受。

2004年初，ITRP成員分別訪問(wèn)了DESY、SLAC、KEK，原計(jì)劃在2004年底向ILCSC推薦直線對(duì)撞機(jī)采用的技術(shù)方案。實(shí)際的進(jìn)度超過(guò)了計(jì)劃，2004年8月11-13日，ITRP在韓國(guó)浦項(xiàng)召開會(huì)議（左圖），對(duì)兩種技術(shù)方案進(jìn)行了評(píng)估并做出了重要的決定。會(huì)上還決定成立全球設(shè)計(jì)組織（Global Design Organization，簡(jiǎn)稱GDO），GDO將在2005年討論經(jīng)費(fèi)的分擔(dān)等問(wèn)題。計(jì)劃直線對(duì)撞機(jī)于2005年建立設(shè)計(jì)隊(duì)伍進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，2007年開始技術(shù)設(shè)計(jì)。如果一切進(jìn)展順利，2008年選定建造地，2009年正式破土動(dòng)工。

8月19日，ITRP在北京召開的特別會(huì)議上向國(guó)際未來(lái)加速器委員會(huì)作了推薦：將DESY的低溫超導(dǎo)技術(shù)作為下一代大型直線對(duì)撞機(jī)的技術(shù)方案，獲得了ICFA的批準(zhǔn)。[Final International Technology Recommendation Panel Report(pdf)]

8月20日，在北京召開的第32屆國(guó)際高能物理大會(huì)上，國(guó)際未來(lái)加速器委員會(huì)主席、美國(guó)斯坦福直線加速器中心（SLAC）所長(zhǎng)多爾芬（Jonathan Dorfan）教授（右圖）正式宣布了國(guó)際未來(lái)加速器委員會(huì)19日特別會(huì)議上的決定：下一代大型直線對(duì)撞機(jī)的技術(shù)方案已經(jīng)確定為低溫超導(dǎo)，即采用工作在絕對(duì)溫度2K（攝氏溫度零下271度）下的超導(dǎo)加速結(jié)構(gòu)，而不是工作在常溫下X波段加速結(jié)構(gòu)。CERN的CLIC技術(shù)雖然預(yù)期性價(jià)比較高，前景誘人，但技術(shù)它復(fù)雜，對(duì)束流的品質(zhì)要求高，目前最樂(lè)觀的估計(jì)也要到2009年才能完成技術(shù)研究�？梢粤袨楦�遠(yuǎn)期的發(fā)展方向。在隨后舉行的中外記者招待會(huì)（下圖）上向媒體發(fā)布了此條新聞。這一重大決定為國(guó)際高能物理界聯(lián)合進(jìn)行下一代大型直線對(duì)撞機(jī)的設(shè)計(jì)和R&D、確定造價(jià)，進(jìn)而選擇建造地（host country）奠定了基礎(chǔ)。

決定宣布之后，有關(guān)各方遵守諾言，平靜地接受了這個(gè)結(jié)果，畢竟下一代直線對(duì)撞機(jī)確定了發(fā)展方向，有關(guān)的研究所也看到了未來(lái)發(fā)展的希望，這是國(guó)際高能物理界的共同利益之所在。有關(guān)各國(guó)都將據(jù)此調(diào)整戰(zhàn)略，其中SLAC和KEK受到很大的沖擊，這意味著它們十多年來(lái)的心血、每年數(shù)以千萬(wàn)美元的投入、已經(jīng)建成的大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)裝置都將放棄。兩位所領(lǐng)導(dǎo)將要面對(duì)困難的思想工作，均感到了巨大的壓力。

這項(xiàng)決定對(duì)中國(guó)高能物理研究未來(lái)的發(fā)展也同樣具有十分的重要影響。LC是二十一世紀(jì)國(guó)際高能物理在LHC后高能量前沿研究的最關(guān)鍵設(shè)備。中國(guó)高能物理界必須積極參加LC及其探測(cè)器的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和物理研究的國(guó)際合作。同時(shí)引進(jìn)LC所采用的一些先進(jìn)技術(shù)，對(duì)中國(guó)先進(jìn)加速器的發(fā)展具有重大的意義。中國(guó)必須以適當(dāng)?shù)姆绞絽⑴c它的國(guó)際合作并在其中占有自己的位置。由于LC的發(fā)展高潮正好在完成北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)重大改造工程（BEPCII）后北京譜儀（BESIII）取數(shù)的后期（約2012年左右），時(shí)機(jī)對(duì)我們十分有利。屆時(shí)，國(guó)內(nèi)對(duì)大科學(xué)的國(guó)際合作會(huì)日漸重視，投入可望有較大增加。目前，我們應(yīng)將此作為中國(guó)發(fā)展高能物理的新機(jī)遇，在中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中對(duì)LC的國(guó)際合作做出相應(yīng)安排，制定參加LC國(guó)際合作的策略和計(jì)劃，認(rèn)真部署，積極建立合作渠道，選擇重點(diǎn)，發(fā)展有自己特色的技術(shù)。有了扎實(shí)的基礎(chǔ)，有了實(shí)力，才能在國(guó)際合作中有發(fā)言權(quán)，才能談與誰(shuí)合作、如何合作等問(wèn)題，才能在LC的國(guó)際合作中占有一席之地。同時(shí)，硬X射線自由電子激光的加速器部分的關(guān)鍵技術(shù)都來(lái)自大型直線對(duì)撞機(jī)的研究，參加大型直線對(duì)撞機(jī)的國(guó)際合作也將為中國(guó)未來(lái)發(fā)展硬X射線自由電子激光裝置奠定基礎(chǔ)。

高能所科研處制作 資料來(lái)自IHEP、ICHEP04、DESY、SLAC、KEK等網(wǎng)站