1月，欧洲核子研究中心（CERN）发布了《欧洲粒子物理战略：加速器研发路线图》^[1]，提出了未来5~10年欧洲加速器研发的路线图，涵盖了《2020年欧洲粒子物理战略更新》中确定的五大领域：高场超导磁体、射频加速系统、激光/等离子体加速、能量回收直线加速器、μ介子束和μ子对撞机。

1、高场超导磁体技术的进一步发展

高场磁体（HFM）是在能源前沿寻找新物理的关键技术之一。已获批的高亮度大型强子对撞机（HL-LHC），以及质子-质子未来环形对撞机（FCC hh）、超级质子-质子对撞机（SppC）等潜在的未来环形装置，需要开发超导磁体。已提出的研发计划有两个主要目标。一是示范用于大规模部署的Nb₃Sn磁体技术，包括将其在最终性能方面推向实用极限（达到FCC hh要求的16特斯拉的目标），并通过稳健的设计、工业制造工艺和降低成本，以HL-LHC磁体（即12特斯拉）为参考，实现生产规模化。二是验证高温超导体（HTS）在加速器磁体应用中的适用性，为超过Nb₃Sn范围、目标超过20特斯拉的高温超导体磁体技术提供原理证明。为了实现这些目标，该计划提出了基于3个主要发展轴的战略，研究重点是：Nb₃Sn和HTS导体；Nb₃Sn磁体；高温超导磁体。跨领域的支持活动包括：材料、低温和建模；供电和保护；以及基础设施和仪器。

2、超导和正常导电射频加速结构的先进技术

射频系统是大多数粒子加速器的主力，可实现高水平的性能和可靠性。下一代粒子加速器可能仍将基于射频技术，但需要超过最先进水平的运行参数，需要先进的研发计划。研发重点包括超导射频、正常传导射频（NCRF）以及射频源、耦合器、调谐器、控制系统等辅助系统。超导射频的研发聚焦在块体铌和薄膜（包括高临界温度）超导体，正常传导射频的研发聚焦在S、C和X波段（分别为3、6和12GHz）直线加速器的工业化和成本降低以及提高性能的新型研发。

3、激光/等离子体加速技术的开发和利用

新型高梯度加速器已经验证了对电子和正电子的加速大约是基于射频的加速器的10~1000倍，具有克服与射频腔相关的限制的潜力。基于等离子体的加速器能产生多个GeV束，其参数接近适用于线性对撞机的参数。因此，未来加速器的尺寸和成本将有可能大幅降低。然而，本报告预计基于等离子体的对撞机只能用于2050年以后的粒子物理实验，同时，基于等离子体加速器方案的对撞机的可行性仍有待证明。因此，本报告提出了等离子体和激光加速器研发路线图，将以三大支柱的方式来实施和实现：可行性和概念设计报告前研究（pre-CDR），将研究等离子体和激光加速器在粒子物理中的潜力和性能范围，并进行现实的成本-规模-效益分析；技术验证，证明等离子体和激光加速器适用于粒子物理；集成与拓展，将新型加速器的工作与其他科学领域和其他应用联系起来。

4、未来明亮μ子束和μ子对撞机的研发

实现高能、高亮度轻子碰撞的唯一成熟技术是线性电子-正电子对撞机，这类对撞机的最高能量是概念设计中存在的紧凑型线性对撞机（CLIC）的3TeV。μ子对撞机技术必须克服几个重大挑战才能达到类似的成熟度，如果技术挑战能够被克服，μ子对撞机有望为高能、高亮度轻子对撞提供另一条途径，超出线性对撞机的预期范围。本报告提出了一个工作方案，将开发10 TeV的μ子对撞机概念，并探索3 TeV的分段目标，以缓解技术和操作挑战。3TeV的μ子对撞机有望在2045年前交付。μ介子冷却示范设施将是这一概念设计报告计划中最大的单一部件，此外，明亮的μ子束也是“从存储的μ子里产生中微子”（NuSTORM）设施、“来自Kaon介子的增强中微子束”（ENUBET）设施等中微子物理设施的基础，μ介子冷却示范设施可能与这些设施共享从质子源到靶的大部分基础设施。

5、能量回收直线加速器（ERL）技术的进步与开发

ERL的基本原理现已在全球成功示范。超导直线加速器腔中的能量回收技术有望使物理应用中的亮度增加一个或多个数量级，其功耗与经典的低亮度解决方案相当。这是朝着高能物理未来可持续性迈出的必要一步，对于开辟核光子学或奇异核的光谱学等低能物理的新领域也至关重要。ERL也有望用于光刻、自由电子激光器、反向光子散射等工业和科学应用。以能量前沿的电子-强子、电子-正电子和电子-光子对撞机以及其他应用为目标的新型高能ERL概念，需要开发高亮度电子枪和专用超导射频技术作为主要研发目标，并需要一个同时包含所有基本特征的设备：大电流、多道次、优化的腔体和低温组件，以及用于最终实验的物理质量束。本报告提出了ERL路线图，基于3个相互关联的要素：现有设施，包括德国达姆施塔特大学的S-DALINAC、德国美因茨大学的MESA、美国康奈尔大学和布鲁克海文国家实验室的CBETA、日本高能加速器研究机构（KEK）的cERL和俄罗斯布德科尔核物理研究所（BINP）的正常传导低频回热器设施，以及关键技术开发和运营经验；聚焦大电流电子源和大功率超导射频（SRF）技术的关键技术研发计划；新的ERL设施，为在21世纪20年代中期以最低功耗达到更高的电流和电子束能量做准备。                                   （黄龙光）