（许同舟）

1、现状

国际高能物理界目前拥有八大科学实验装置，北京正负电子对撞机是其中之一。这些装置均为环形设计，其中最典型的代表就是目前正在欧洲核子研究中心兴建的大型强子对撞机（LHC），它是迄今世界上建造的最强大的高能物理实验装置，其主要功能是在物质的更深层次探索物质结构。大型强子对撞机建在环形的地下隧道中，长达27公里，预计2007年完工，其对撞能量将最终达到14万亿电子伏特。LHC计划兴建四台大型的实验探测设备，它们是：ALICE, ATLAS, CMS, 和LHC-B。中国目前正在参与其中二台实验装置的国际合作，ATLAS和CMS。 CMS合作吸引了来自31个国家的1870余位科学家， 而ATLAS则吸引了来自34个国家的2000余位科学家。

大型强子对撞机是如此强大，为什么物理学家们要坚持选择直线对撞机为下一代的大科学装置呢？因为LHC是一台质子加速器，其它现有的机器则能量较低，它们不能回答目前科学界所面临的所有问题。进一步的在较深层次的物质探索需要大型正负电子对撞机。另外，现有的大科学装置，包括LHC在内，都是采用环形设计。环形设计使得粒子束在轨道中运行时不可避免地产生电子同步辐射，这就使采用环形设计的机器效率大打折扣，因此在实际运行中较难达到万亿电子伏特的对撞能量。基于以上的原因，直线对撞机就成为下一代大科学装置的一个必须的和合乎逻辑的选择。

 

2、下一代大科学装置―直线对撞机

与环形设计的对撞机相比，直线对撞机效率奇高，几乎没有能量损失，更易测定和解析粒子。目前德国、日本和美国正在进行这方面的研发工作。毫无疑问，直线对撞机的规模也是巨大的，包括对撞机及其实验装置在内可长达几十公里，耗资以几十亿美元计，很有可能是在50到100亿美元之间。上述三台正在研发中的机器里，应该说日本的JLC(Joint Linear Collider)起步较早，1986年就制定了第一个五年研发计划，1992年开始工程设计，根据计划，将在地下50米的岩层中建设一条长30公里的直线形隧道，隧道的一头放出电子，另一头放出直径为１纳米的正电子束，两者正面相撞，作为初始阶段，日本的直线对撞机设计能量是5000亿电子伏特，最终可达万亿电子伏特的量级。

除去高效这一特性外，科学上的好处是选择直线对撞机的主要考虑。大约一个世纪前，人类发现了许多奇异的射线，但它们到底从何而来，由什么组成至今仍是一个谜。我们现在对宇宙的认识主要基于“标准模型”，而它也未能回答许多疑问，例如，被标准模型预言为质量起源的希格斯粒子至今仍难觅踪影。直线对撞机肯定是一个最合适的选择并将成为回答这些疑问的革命性工具，它将使人类在基本粒子研究方面取得重大突破，对宇宙的了解更多、更好。直线对撞机的技术是十分复杂的，这也是其研发工作很多年前就开始的原因之一。实际上，技术上的复杂性也是研发直线对撞机的动力之一，如德国就已将其开发的直线对撞机技术应用到了短波自由电子激光的研究中。

 

3、国际合作

如果直线对撞机是人们选择的下一代大科学装置，鉴于它的巨大规模和成本，再加上它的技术复杂性，如何付诸实施呢？出路就在国际合作。

国际高能物理界在这方面有很成功的经验和模式。

模式1、俄罗斯联合核子所是一个很好的范例，我国曾经是该所的创始成员国之一。欧洲核子研究中心是另一个很好的范例，20个成员国齐心协力。这二个例子是合作出资办所的模式。

模式2、前面提到的我国参与欧洲核子研究中心的CMS、ATLAS合作，是各方出资进行物理实验合作的模式。

模式3、日本直线对撞机是一个很好例子，日本高能物理界，甚至日本政府的指导思想就是要使其直线对撞机工程国际化。在日本高能界的强力推动下，日本直线对撞机首次被亚洲未来加速器委员会列为亚太地区的未来大科学装置之一。最近，又有消息说，日本要把“日本直线对撞机”中的“日本”二字去掉以推动该工程的国际化。欧洲和美国也日益表现出兴趣进一步推进在直线对撞机上的合作。这一模式涉及联合研发和联合建造机器。所有这些模式表明国家间和地区间在大科学上的合作在日益加强，没有这些合作大科学是不能想象的。

近年来，我国根据自己的能力和优先领域，有选择地参加了许多国际合作。上面提到了一些，除此之外，我们还参加了日本和欧洲直线对撞机的研发工作。参加这些合作对我们十分重要，以下仅枚举几个方面：

使我们能够在这一大科学的前沿领域占有一席之地并且能跟踪这一前沿领域的最近发展。

使我们能够提高我们自己的研究水平并培养高层次的人才。

使我们能够对这一大科学领域的发展做出与我们地位相称的贡献。

事实说明，通过多年的努力我们实现了这些目标。我们成功地建成了北京正负电子对撞机并取得许多令人瞩目的研究成果。除此之外，我们还发展了我们自己的优势领域。比如，我们成功批量生产了多种加速器部件并出口到欧、美、亚的许多国家。积极地参与这些国际合作并保持这一势头十分重要。我们完全有能力也必须参与直线对撞机的合作，但我们是一个发展中国家，不可能在基础研究领域的国际合作中投入太多。利用我们多年来发展的优势领域，我们可以量力选择某些合作领域和某些合作方式。“实物贡献”就是一个可行的方式。

北京正负电子对撞机重大改造工程不久前刚刚得到中国政府的批准。我们也在努力使其国际化，或至少亚洲化以吸引更多的国际参与，从这个意义上说，我们多参与国际合作必定有有益的回报。