在由科幻小说《三体》改编的同名电视剧中，对撞机可以说是最重要的道具了——正是因为“三体人”利用它们的高科技产物“智子”影响了地球上对撞机的实验，使得物理实验结果变得无规律可循，才让一部分科学家的信念崩塌，走上了自绝之路。
那么，对撞机，究竟是个什么机？它对人类有哪些作用呢？
对撞机是测量高能粒子实验的仪器，目的是要发现“新物理-新粒子”，包括场能效粒子-超对称粒子-超额维度量子等。作为粒子物理学最重要的研究设施，对撞机能够直接决定粒子物理学大多数研究方向的发展水平。那么，作为真实存在的科研设备，对撞机对人类有哪些作用呢？
作为粒子物理学最重要研究设施的对撞机，能够直接决定粒子物理学大多数研究方向的发展水平。而粒子物理学的研究，则会直接面对物质最基本的组成成分，以及物质间的最基本的相互作用这样的研究对象。对物质的最基本的成分和相互作用的探索不仅可以满足人类的好奇心，也会为未来几十年甚至上百年后的应用储备知识。在一个科学技术健康发展的社会，基础科学的研究水平应该是超越当前时代的。也只有如此，能够影响人类生活的技术才能在有科学理论指导的情况下发展。也正是因为这样，《三体》小说和电视剧才会有“三体人”利用干扰对撞机实验来“锁死”人类科技的情节。
然而，对撞机不仅仅能够对粒子物理学研究起到至关重要的作用。作为世界上最宏大与最先进的一类基础研究设施，对撞机也经常是最新、最大胆的技术的试验田。就比如，人类第一次大规模使用超导磁铁就是在建设于美国芝加哥郊外的费米实验室的Tevatron对撞机上。再比如，早期的因特网的使用是一个高度技术性和专业性的工作。20世纪80年代末，在位于欧洲核子研究中心的大型正负电子对撞机正式开机运行的前夕，欧洲核子研究中心的数据科学家蒂姆·伯纳斯·李为了让粒子物理学家们更高效地共享信息，设计了超文本传输协（HTTP）。不久，欧洲核子研究中心的科学家们按照这个协议搭建了人类历史上第一台万维网（WWW）服务器。从此，用户登录服务器上的网站，浏览网页获取信息成为可能，人类信息交流的方式得以彻底改变，使得“上网”这件事从高度技术性的专业工作变成了人人可以完成的轻松小事。可见，对撞机这种由成千上万不同组件构成的、汇集了数千科学家与工程师的智慧才能建造而成的设施，其发展也能够带动许多不同应用领域的发展。
正如国内的很多现代学科一样，中国的粒子物理实验发展的历史比较短，道路也很曲折，但中国的高能物理学科发展得很快。1981年12月，邓小平亲自听取了中国科学院关于建造22亿电子伏特正负电子对撞机建议报告会，并在会上批示：“这项工程进行到这个程度不宜中断，他们所提方案比较切实可行，我赞成加以批准，不再犹豫。”1988年的10月18 日，北京正负电子对撞机成功实现了首次对撞。至此，北京正负电子对撞机开始了它三十多年的科研生涯，在北京正负电子对撞机上运行的北京谱仪实验也成为第一个由我国主导的国际合作科学实验。如今，在经过了几次重大升级改造之后，北京正负电子对撞机仍在运行中，并且已经是r -粲能区物理领域全球最重要的研究设备。它也使得中国能在世界粒子物理研究的舞台上占据一席之地，也启发了不少科幻作品——电视剧《三体》中关于对撞机的部分，就是在北京正负电子对撞机的加速器隧道内取景拍摄的。
其实，对撞机物理一直在稳定发展中。2012年，在欧洲的大型强子对撞机上，科学家们发现了一种后来命名为“希格斯粒子”的粒子，它可以给其他基本粒子赋予质量，因为这种粒子与质量的特殊关系，它也常被媒体称为“上帝粒子”。希格斯粒子不仅仅和物质质量的起源有关系，早期宇宙演化的过程、暗物质等待探索的领域也与希格斯粒子息息相关。因此，未来对希格斯粒子的精确研究是国际粒子物理学界的共识。
在发现这种粒子的同时，科学家们也对它的质量进行了测量，并得出了最高效的产生这种粒子的方式，那就是以特定的能量在对撞机上进行正负电子对撞，能够完成这个任务的对撞机可以称得上是“希格斯工厂”了。有了这一信息，全球粒子物理研究主要强国纷纷提出了各自未来的“希格斯工厂”的方案。其中，2012年下半年，中国的科学家就率先提出了在中国建造环形正负电子对撞机方案，而欧洲科学家也紧随其后，提出了欧洲版的环形正负电子对撞机方案。日本的粒子物理学家则调整了原有的直线对撞机运行方案的能量，使得日本的对撞机方案也能大量产生希格斯粒子。最近几年，在欧美日等国家和地区制定的粒子物理发展规划中，希格斯粒子的研究无一例外地均居于核心地位。欧洲的粒子物理发展战略认为，“希格斯工厂”是未来发展的最高优先级；美国的粒子物理战略讨论报告指出，美国将参加有希望最早实现“希格斯工厂”对撞机的项目。而2016年中国物理学会高能物理分会的决议中，也明确写明，我国提出的环形正负电子对撞机是我国未来高能加速器物理发展的首选项目。
与国际上其他几个“希格斯工厂”方案相比，中国方案在时间线上、粒子产出效率以及造价上均有一定的优势，因此也被国际粒子物理学界广泛视作未来旗舰型项目的主要选择之一。由于下一代对撞机的强大能力，国际上普遍认为，最先实现的“希格斯工厂”对撞机，将会成为未来国际粒子物理研究的核心。
应该说，如果中国能够把握住建设“希格斯工厂”对撞机的机会，那么下一代的中国粒子物理学家就真的有机会站到国际粒子物理学研究舞台的正中央。
（摘编自中科院高能所陈缮真《对撞机，究竟是个什么机》）
