粒子物理学是研究物质最深层次结构的前沿学科，借助极端高能的实验手段，深入物质内部，探索物质的结构，寻找其最小组元及其相互作用规律^[1]。近年来，粒子物理学蓬勃发展，并获得了若干里程碑式的重大成果。希格斯玻色子的发现及其相对较低的质量，为下一步的研究指明了方向，为长期规划提供了选择；2008年至今的诺贝尔物理学奖，有3个与粒子物理学相关：2008年的自发对称性破缺机制及预测夸克的存在，2011年的暗能量，以及2013年的希格斯玻色子；一个关键中微子混合参数的测量获取，使对中微子质量的理解往前迈进了一大步。这是粒子物理学发展的关键时期，粒子物理学正面临一个崭新的时代。

在此背景下，欧洲和美国先后更新了其粒子物理学战略，确定了未来的发展方向。我国也开展了相应的行动和战略研究，在优势方向上进行了立项和布局。

一、欧洲粒子物理战略

在确定希格斯玻色子的发现之后，欧洲核子研究中心（CERN）在2013年5月对其在2006年发布的欧洲粒子物理战略进行了首次更新^[2]，以确定粒子物理学界未来几年的发展方向，并为该领域的长远未来做好准备。2013年版的欧洲粒子物理战略确定了四个最高优先级的领域：

1、最高优先级是充分利用大型强子对撞机（LHC）的全部潜力，包括升级后的高亮度LHC，以及在2030年左右实现的数据收集能力比现今高10倍的探测器。希格斯玻色子的发现是一个重要的新起点，接下来的工作是以尽可能高的精度来测量希格斯玻色子的特性以验证标准模型的正确性，以及进一步在能量前沿搜寻新物理。LHC在这项工作中的地位是独一无二的。

2、在全球背景下开展加速器项目的设计研究，重点关注质子-质子和正负电子高能前沿的大装置。这些设计研究应该与强有力的加速器研发计划（如高场磁体和高梯度加速结构）耦合起来，并与全球的国立研究机构、实验室和大学合作。

3、欧洲期待能收到日本邀其参与国际直线对撞机（ILC）的提案。正负电子对撞机与LHC是互补关系，能以前所未有的精度研究希格斯玻色子和其他粒子的特性。ILC技术设计报告已经完成，欧洲是重要的参与者。日本粒子物理界提出的由日本来主持ILC的建议非常受欢迎，欧洲团队热切要参与其中。

4、制定中微子计划，为欧洲在未来长基线实验中发挥重要作用打下良好基础；并研究参与到美国和日本的长基线中微子项目的可能性。长基线中微子计划将探索中微子的电荷宇称（CP）破缺和质量。

二、美国粒子物理学战略计划

2014年5月，美国也对其在2008年发布的美国粒子物理学战略计划进行了更新^[3]，指出未来十年美国将要发挥重要作用的优先领域，并强烈建议，要更好地开展粒子物理学研究，必须进行进一步的国际合作。

2008年的战略计划建议美国设立综合性研究项目来研究粒子物理领域的三个前沿：能量前沿，强度前沿和宇宙前沿，确保其在粒子物理学中的全球领导地位^[4]。然而，近年来美国对粒子物理学的资助（经通货膨胀调整后的）持续下降，能源部2015财年对粒子物理学的预算仍在下降（为7.44亿美元，下降了6.6%）^[5]，2008年战略计划中支持的粒子物理项目中，深部地下科学与工程实验室（DUSEL）和联合暗能量任务（JDEM）已经停止工作，万亿电子伏特（Tevatron）加速器和正负电子对撞机II期（PEP-II/B介子工厂）已关闭。

因此，2014年更新的美国粒子物理学战略计划综合考虑了资助情况和粒子物理学的科学机遇，凝练了五大优先研究领域：

1、以希格斯玻色子为粒子物理学发现的新工具。希格斯玻色子与标准模型粒子、中微子、暗物质或其自身的相互作用，它在向量玻色子散射中的作用，它是基本粒子还是由其他粒子组成等问题，都有待进一步的研究和发现。LHC将是首个利用希格斯玻色子作为发现新工具的实验室，随后还将有高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）和国际直线对撞机（ILC）。

2、研究与中微子质量相关的物理学。中微子物理学研究需要强大的新设施来推动，研究内容包括：中微子质量的起源是什么？中微子质量是什么？中微子和反中微子的振荡是否大不相同？是否有其他类型的中微子和相互作用？中微子是否其自身的反粒子？美国将通过下一代长基线中微子设施（LBNF）来开展世界领先的中微子物理学项目，费米实验室的质子改进计划（PIP-II）将为LBNF提供宽频中微子束。

3、确定暗物质的新物理。暗物质的研究有4种实验方法：直接探测（基于大质量弱相互作用粒子WIMP或轴子），间接探测（搜寻伽马射线、中微子、带电粒子的反常通量），用粒子对撞机产生暗物质，以及大规模天体物理效应的观测。美国将通过参与第三代暗物质实验（DM G3）、切伦科夫望远镜阵列（CTA）、LHC的暗物质搜寻实验等，来探索暗物质与普通物质的相互作用，间接搜寻太阳、银河系中心和矮星系的暗物质湮灭，在高能对撞机产物中搜寻暗物质，以及用宇宙巡天阐明暗物质相互作用的性质。

4、理解宇宙加速：暗能量和暴胀。宇宙加速是研究宇宙的起源和演化的关键一环，宇宙加速膨胀有两个已知的时期，暴胀时期和现今。暴胀的起因尚未弄清，但其涉及超高能量的新物理学，现今阶段的加速膨胀已被假定是由某种暗能量所驱动的。要了解宇宙加速，需要更好地测量宇宙在过去100亿年间如何快速的膨胀。美国将通过暗能量摄谱仪（DESI）来确定暗能量的特性，用大口径综合巡天望远镜（LSST）来进行暗能量特性的各种测试，通过第四阶段宇宙背景辐射实验（CMB-S4）来研究驱动暴胀的超高能物理。

5、探索未知世界：新粒子、新相互作用以及新的物理原理。除了以上四个方面外，许多有超越标准模型的物理指标的新现象还有待发现。粒子物理学通过搜寻新粒子、新相互作用和测试新物理原理来实现新的发现。搜寻的工具包括高能质子束和电子束，强质子束，以及超高能粒子的宇宙来源。未来，非常高能正负电子对撞机和非常高能质子对撞机将可搜寻新粒子和新相互作用，以及希格斯玻色子和顶夸克特性的精确研究，费米实验室加速器综合设施升级（PIP-II与其他改进）将为探测稀有过程中新粒子的感应提供更多的机会。

三、我国的行动与战略研究

我国近几年在中微子物理领域取得了世界级的研究成果，对希格斯玻色子的发现也做出了重要的贡献，因此，我国在这两个领域的行动也非常迅速，在优势方向上进行了布局和立项。2013年9月，中科院高能物理所启动了“环形正负电子对撞机和超级质子对撞机（CEPC-SPPC）”研究项目。CEPC能产生大量的希格斯玻色子，利用CEPC可对希格斯玻色子及其他标准模型粒子（如Z粒子）进行精确测量，从而搜索新物理的蛛丝马迹，乃至预言新物理能标。2013年11月，中科院启动“江门中微子实验”A类战略性先导科技专项，将设计、研制并运行一个国际领先的大规模中微子实验站，以测定中微子质量顺序，同时开展精确测量中微子混合参数等其它中微子物理重大前沿问题研究等。此外，我国也积极开展对粒子物理学的战略研究。2014年，中国科学院大科学装置领域战略研究组正在开展粒子物理学的发展战略研究。2014年6月，中国科学院粒子物理前沿卓越创新中心理事会会议讨论了我国粒子物理学的学科建设与未来发展计划。

总之，欧洲和美国在希格斯玻色子发现之后，迅速调整了自己的粒子物理学战略，以希格斯玻色子和中微子作为研究的最高优先级领域，兼顾自身的优势领域，确定了未来十年内其粒子物理学发展的方向。我国在希格斯玻色子和中微子研究上已开展了具体的行动，并开展了粒子物理学战略研究，然而，我国目前尚没有面向这一崭新时代的国家级粒子物理学战略规划。在这个粒子物理学发展的关键时期，对我国粒子物理学进行整体布局，确定优先领域，指明发展方向，将促使我国抓住机遇，走到粒子物理学的世界最前列。                      

（黄龙光）