PNNL物理學家Jan Strube在美國領導人中定義了新的國際線性對撞機實驗。

 圖片來源：Rey.Hori的概念圖|凱克  

擬議中的國際直線對撞機隧道的概念圖。

 
圖片來源：Andrea Starr攝影|太平洋西北國家實驗室 

物理學家Jan Strube

 圖片來源：Rey.Hori的概念圖|凱克 

在提出的ILC中，在阻尼環中產生的電子和正電子粒子束會繞著每個末端擺動，并直射到中心，撞擊到探測器的前面。每個加速器臂可以加長以獲得更高的能量。

在2012年瑞士大型強子對撞機(LHC)檢測到難以捉摸的亞原子粒子希格斯玻色子之前，世界各地的科學家就已經在為下一代粒子加速器進行艱苦的計劃。這些工程奇跡可以說是地球上一些最先進的科學機器，需要數十年的時間來計劃，構建，測試和啟動。

擬議的國際直線對撞機(ILC)就是這種情況。

“要充分認識希格斯粒子的性質的作用，并超越我們現有的理論，我們需要更多的靈敏度和精確度，而這正是國際勞工大會和它的實驗設計做的，說：”Jan Strube，一個西北太平洋國家實驗室(PNNL）的物理學家。他的研究將高級計算與高能物理相結合，以優化當前和未來實驗的檢測能力。

Strube還與俄勒岡大學的基礎科學研究所共同任命，并且是美國領先的研究人員之一，致力于確定新型ILC的實驗要求，以實現所需的精度。

美國，日本和歐洲政府正在討論由科學家設想的在日本開展ILC的問題。美國能源部(DOE)在2020年10月由國際物理學界組織的研討會上表示支持ILC。

在2021年1月發表的《歐洲核子研究中心信使》(CERN Courier)的一篇文章中，來自德國和日本的Strube及其同事概述了使用線性對撞機進行粒子物理研究的未來，這可能會增進我們對暗物質的理解并有助于回答有關宇宙的基本問題。《信使》涵蓋了全世界的高能物理學工作，由歐洲核研究組織(CERN)出版，歐洲核子研究組織是最大，最受尊敬的科學研究中心和大型強子對撞機所在地。

標準模型的最終證明

在標準模型的物理，成立于20世紀60年代，是一個涵蓋理論來解釋3自然界的四種基本力的：電磁，弱相互作用和強相互作用和重力。斯特勞伯說，大型強子對撞機發現希格斯玻色子證實了其中三種力的前三個數學方程式，除了幾個明顯的遺漏-暗物質就是其中之一。

科學家認為，他們可以在“希格斯工廠”中通過更精確的電子-正電子碰撞測量來填補空白，該工廠的重點是在干凈的實驗室中生產希格斯玻色子，以進行更詳細的研究。

ILC是為設施的初始階段設計的一條21公里長的直線隧道，它提供了一個清潔，精確的環境來測量微粒碰撞產生的微小能量變化。隧道可以延伸至50公里，以實現超越希格斯玻色子的獨特物理測量所需的更高能量。

ILC檢測器的研究和開發集中在低質量跟蹤和高粒度傳感器上，以實現前所未有的分辨率。正如所描述的快遞物品時，ILC的偏振光束和高亮度將導致在許多標準模型觀測當前所知幅度提高至少一個數量級。

除了回答有關自然基本定律的問題外，通過這項工作開發的技術還可以帶來醫學，工業過程和研究設施的進一步進步，這是能源部的所有優先事項。

國際勞工大會的新階段

在歐洲的戰略粒子物理近期優先的下一個加速器的第一階段為“希格斯玻廠。” 擬議的ILC的初始步驟將包括在建設之前建立一個準備實驗室進行技術協調，同時繼續就治理，資源共享和運營相關問題進行政府間討論。

在近一個世紀的時間里，DOE一直在進行加速器協作研究，以此作為其開展“大規模科學”的獨特能力的典型例子。這種分組方法導致了各個領域的進步，例如融合，高性能計算，人工智能等。

如果ILC向前發展，Strube預計PNNL可能會在機器學習和數據分析方面貢獻專業知識。這些功能可以增強各種實驗方面，包括仿真和建模軟件，數據吞吐量和管理以及設施運營。

Strube設想的新的加速器具有用于發現和揭幕性質的潛在暗物質，在粒子物理學的重中之重研究無論是在西北太平洋國家實驗室和世界各地。根據計劃的時間表，如果繼續進行ILC，該設施將在2035年左右進行調試。