粒子物理的標準模型對構(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)以百計的實驗所證實。然而，標準模型不能正確的解釋在加速器上進行的一些實驗和對宇宙進行的若干觀測結(jié)果。暗物質(zhì)、暗能量和中微子質(zhì)量都要求超越現(xiàn)有認識的新物理。粒子物理學(xué)正處在重大發(fā)現(xiàn)的門檻，21世紀粒子物理學(xué)的任務(wù)就是探索這些問題的答案。歐洲核子研究中心（CERN）正在建造的大型強子對撞機（Large Hadron Collider，簡稱LHC）就是從事上述前沿研究的關(guān)鍵設(shè)備。但由于環(huán)形電子對撞機向更高能區(qū)發(fā)展時遇到同步輻射能量損失隨束流能量的四次方增長的困難，因此，國際高能物理界達成共識：在LHC之后,采用大型直線對撞機（Linear Collider，簡稱LC）作為新一代的高能物理對撞機。

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)計和建設(shè)調(diào)試，周期往往長達三十年以上，所以十多年前國際高能物理界就開始研究下一代的高能加速器-大型正負電子直線對撞機的關(guān)鍵技術(shù)，其核心就是加速技術(shù)。

擬議的直線對撞機是一臺超高能量的正負電子對撞機，它由兩臺大型超導(dǎo)直線加速器組成，分別將正負電子加速到2500億電子伏特的能量，質(zhì)心系能量達到5000億電子伏特，以后還可以提高到10000億電子伏特。它將建造在總長約40公里的地下隧道里，預(yù)計最快也要等到2016年前后才能建成，造價高達數(shù)十億美元。正因為直線對撞機造價高昂，全世界只可能建造一臺。國際高能物理界對此早已達成了共識。

國際上從事LC關(guān)鍵技術(shù)研制有四個研究所：德國DESY的Tesla TTF、美國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)�；�本成熟的技術(shù)方案可歸為兩種：德國DESY 的L波段超導(dǎo)加速結(jié)構(gòu)(2K)，稱為"冷"技術(shù)（cool）；美國SLAC和日本高能物理研究機構(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，這三個實驗室都分別投入了數(shù)以千萬美元的研究經(jīng)費，建立了大型的試驗裝置。"暖"X-波段技術(shù)和"冷"超導(dǎo)技術(shù)，兩種方案各有所長，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)用價值。但同時研發(fā)兩種技術(shù)方案的代價昂貴而且費時，大家逐漸認識到只有國際合作才是建造LC的唯一途徑，有關(guān)各國必須就關(guān)鍵技術(shù)方案達成一致，其預(yù)研、設(shè)計、建設(shè)、運行和科學(xué)研究必然廣泛采取大規(guī)模國際合作的方式。

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

左上圖為SLAC-NLC的示意圖，中圖為其試驗裝，右上圖為加速裝置示意圖。

左上圖為KEK-GLC，右上圖為試驗裝置（ATF）

上圖為CERN-CLIC

1976年，國際純粹和應(yīng)用物理協(xié)會建立了國際未來加速器委員會（International Committee for Future Accelerators，簡稱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國際上高能加速器的建造和運行，組織定期會議和各類研討會，交流各區(qū)域設(shè)施的發(fā)展計劃，研討相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。1995年以來，ICFA在推動直線對撞機研制方面做了突出的工作。

被稱為“富國俱樂部”的經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development，簡稱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，簡稱GSF）從2000年起也開始討論LC。當時擔(dān)任ICFA主席的日本曾反對GSF的介入，但后來，ICFA感到OECD/GSF由各國科技部長參加的討論有利于在各國進行政府層面的協(xié)調(diào)，兩者在LC的問題上慢慢接近，并決定定期召開聯(lián)合會議。中國于2002年正式成為OECD/GSF 的觀察員。

ICFA于2002年成立了國際直線對撞機指導(dǎo)委員會（International Linear Collider Steering Group，簡稱ILCSC），下設(shè)國際加速器技術(shù)評審委員會（International Technology Recommendation Panel，簡稱ITRP），也就是所謂的“聰明人委員會”，分歐洲、北美、亞洲三個區(qū)域，每個區(qū)域推薦4人。日本和韓國瓜分了亞洲的4個人選。主席由研究引力波的Barry C. Barish教授（右圖）擔(dān)任，左圖為計劃中今后數(shù)年內(nèi)主導(dǎo)直線對撞機的組織構(gòu)架。 2003年，國際未來加速器委員會委托ITRP對直線對撞機的兩種技術(shù)方案進行評估。有關(guān)各方均表示，不論ITRP選定何種技術(shù)方案，都將無條件接受。

2004年初，ITRP成員分別訪問了DESY、SLAC、KEK，原計劃在2004年底向ILCSC推薦直線對撞機采用的技術(shù)方案。實際的進度超過了計劃，2004年8月11-13日，ITRP在韓國浦項召開會議（左圖），對兩種技術(shù)方案進行了評估并做出了重要的決定。會上還決定成立全球設(shè)計組織（Global Design Organization，簡稱GDO），GDO將在2005年討論經(jīng)費的分擔(dān)等問題。計劃直線對撞機于2005年建立設(shè)計隊伍進行概念設(shè)計，2007年開始技術(shù)設(shè)計。如果一切進展順利，2008年選定建造地，2009年正式破土動工。

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

8月20日，在北京召開的第32屆國際高能物理大會上，國際未來加速器委員會主席、美國斯坦福直線加速器中心（SLAC）所長多爾芬（Jonathan Dorfan）教授（右圖）正式宣布了國際未來加速器委員會19日特別會議上的決定：下一代大型直線對撞機的技術(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)期性價比較高，前景誘人，但技術(shù)它復(fù)雜，對束流的品質(zhì)要求高，目前最樂觀的估計也要到2009年才能完成技術(shù)研究�？梢粤袨楦�遠期的發(fā)展方向。在隨后舉行的中外記者招待會（下圖）上向媒體發(fā)布了此條新聞。這一重大決定為國際高能物理界聯(lián)合進行下一代大型直線對撞機的設(shè)計和R&D、確定造價，進而選擇建造地（host country）奠定了基礎(chǔ)。

決定宣布之后，有關(guān)各方遵守諾言，平靜地接受了這個結(jié)果，畢竟下一代直線對撞機確定了發(fā)展方向，有關(guān)的研究所也看到了未來發(fā)展的希望，這是國際高能物理界的共同利益之所在。有關(guān)各國都將據(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的心血、每年數(shù)以千萬美元的投入、已經(jīng)建成的大規(guī)模的實驗裝置都將放棄。兩位所領(lǐng)導(dǎo)將要面對困難的思想工作，均感到了巨大的壓力。

這項決定對中國高能物理研究未來的發(fā)展也同樣具有十分的重要影響。LC是二十一世紀國際高能物理在LHC后高能量前沿研究的最關(guān)鍵設(shè)備。中國高能物理界必須積極參加LC及其探測器的設(shè)計、建設(shè)、運行和物理研究的國際合作。同時引進LC所采用的一些先進技術(shù)，對中國先進加速器的發(fā)展具有重大的意義。中國必須以適當?shù)姆绞絽⑴c它的國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電子對撞機重大改造工程（BEPCII）后北京譜儀（BESIII）取數(shù)的后期（約2012年左右），時機對我們十分有利。屆時，國內(nèi)對大科學(xué)的國際合作會日漸重視，投入可望有較大增加。目前，我們應(yīng)將此作為中國發(fā)展高能物理的新機遇，在中長期發(fā)展規(guī)劃中對LC的國際合作做出相應(yīng)安排，制定參加LC國際合作的策略和計劃，認真部署，積極建立合作渠道，選擇重點，發(fā)展有自己特色的技術(shù)。有了扎實的基礎(chǔ)，有了實力，才能在國際合作中有發(fā)言權(quán)，才能談與誰合作、如何合作等問題，才能在LC的國際合作中占有一席之地。同時，硬X射線自由電子激光的加速器部分的關(guān)鍵技術(shù)都來自大型直線對撞機的研究，參加大型直線對撞機的國際合作也將為中國未來發(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 資料來自IHEP、ICHEP04、DESY、SLAC、KEK等網(wǎng)站