中国“希格斯工厂”交出首份“技术答卷”

10月17日，记者从中国科学院高能物理研究所获悉，环形正负电子对撞机（CEPC）《基准探测器技术设计报告》已正式发布。此次发布的探测器设计报告，是国际首个针对环形“希格斯工厂”的探测器技术设计报告。

2023年底，CEPC团队发布了《加速器技术设计报告》。此次探测器报告的出炉，标志着CEPC项目最核心的两大组成部分——加速器、探测器，已全部完成技术设计，为这座由中国主导的“希格斯工厂”从蓝图走向现实奠定了决定性基础。

CEPC是中国高能物理学家于2012年9月率先提出的“希格斯工厂”设想。2012年，希格斯粒子被发现，该粒子因在解释物质质量起源等基本物理问题中具有核心作用，被誉为“上帝粒子”。建设“希格斯工厂”的目标就是对该粒子进行精确研究。CEPC被设计为多功能“粒子工厂”，既是“希格斯工厂”，又能精确探索其他关键粒子，同时还为未来升级为超级质子-质子对撞机预留了空间。

“CEPC的快速推进，是在激烈的全球竞争背景下取得的。”CEPC项目发起人、中国科学院院士王贻芳说。

他介绍，目前，中国、欧洲和日本共提出了四个主要的“希格斯工厂”方案。欧洲和美国均已将参与或建设“希格斯工厂”列为具有最高优先级的物理目标。在这场必乎基础科学未来的国际赛跑中，CEPC团队凭借国内外上千位科学家七年来的协力攻关，接连在加速器和探测器两大核心领域率先交出首份完整的“技术答卷”，彰显出中国在下一代高能对撞机竞赛中的强劲实力和领先地位。

《基准探测器技术设计报告》封面。中国科学院高能物理研究所供图

通常，大型科学工程的推进要经历概念设计、技术设计、工程设计三个阶段。2018年，CEPC团队完成《概念设计报告》，明确了科学目标和装置的基本框架。2023年发布的《加速器技术设计报告》与此次发布的《基准探测器技术设计报告》属于技术设计阶段的里程碑成果。

中国科学院高能物理研究所研究员、CEPC探测器研发团队负责人王建春介绍，与2018年的《概念设计报告》相比，这两份“技术设计报告”的发布，表明中国科学家完成了核心部件和各项关键技术的验证。

据了解，此次发布的报告提出了多项创新性探测器方案。例如，团队成功自主研发了55纳米的读出芯片，大幅度提高性能并降低功耗，达到了当前高能物理领域的最高水平；在国际上首次研制出兼具高密度和高光产额的闪烁玻璃等；采用两种新型量能器，大幅度提高能量测量精度；径迹探测器运用了一项名为“AC-LGAD”的尖端技术，能够同时进行超高精度的位置和时间测量。

CEPC探测器国际评审委员会经过三轮深入讨论认为，CEPC基准探测器设计方案先进，有创新性，性能优越，可以进入整体集成和系统验证阶段。

“下一步，CEPC项目将聚焦于工程设计，向最终的工程建设阶段全力冲刺。”王贻芳说。