经过近半个世纪的寻找，年，物理学家在欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)上发现了希格斯玻色子(HiggsBoson)，补全了粒子物理标准模型粒子谱的最后一块拼图(图1)。粒子物理标准模型是人类迄今为止构建的最为成功的物理模型之一，它以简洁优美的数学形式和令人惊叹的精确水平预言和诠释了几乎所有在对撞机实验中观测到的现象(图2)。自20世纪后半叶起，粒子物理发展的主旋律就是标准模型的建立和验证；希格斯玻色子的发现无疑把标准模型的成功推向了高潮。

年7月4日欧洲核子研究中心(CERN)宣布在大型强子对撞机LHC上发现希格斯粒子，科学家经过50多年的搜索，粒子物理学终于进入了希格斯时代。由于希格斯能量为较低的GeV，因此，除了可以使用直线正负电子对撞机(例如ILC和CLIC)外，还可以采用环形电子正负对撞机产生希格斯粒子，并且后者具有更高的亮度及更多的对撞点，除了在功耗方面外，在技术难度及成本方面也具有明显优势。

年9月，中国科学家提出了在中国建造一台质心能量为GeV的环形电子正电子对撞机(CircularElectronPositronCollider,简称CEPC)，用于希格斯粒子及超出标准模型以外的粒子物理研究。CEPC具有两个探测器位于周长为千米的隧道中，是CERN大型强子对撞机的三倍多。隧道宽6米，未来可以在同一隧道中在不拆除CEPC的情况下安装一台超级质子-质子对撞机(SppC)，远远超出LHC的能量潜力，开展能量前沿研究(图1)。

图1CEPC-SppC隧道布局图

在年11月费米实验室举行ICFA希格斯工厂研讨会之后，欧洲核子研究中心还提出了一个类似的周长千米的“未来环形对撞机(FCC)”。年6月12日至14日，第届香山会议在北京举行，主题是研讨中国高能物理未来发展战略，其中共识之一就是作为继BEPCII之后在中国的下一个对撞机，环形电子正电子希格斯工厂(CEPC)和随后在同一条隧道中的超级质子-质子对撞机(SppC)是一个历史机遇，也是未来高能物理实验的一个重要的选项，相应的RD是必要的。国际未来加速器委员会(ICFA)分别于年2月和年7月连续两次发表声明，表示ICFA支持能量前沿环形对撞机研究并鼓励全球协调。在年4月于日本京都举行的亚洲高能物理委员会(AsiaHEP)及亚洲未来加速器委员会(ACFA)会议上，CEPC/SppC在AsiaHEP/ACFA的声明中得到了积极肯定。年9月12日在中国物理学会中国高能物理分会会议上，一份关于未来基于加速器的中国高能物理发展的声明中指出，CEPC是未来中国高能加速器项目的首选。年10月18日至19日在北京举行了会议主题为高能环形正负电子对撞机的第届香山会议，会议得出的结论是：CEPC有充分的物理理由，在SppC中具有巨大的物理潜力。会议认为CEPC需要经过五年的前期研究，进行优化设计，关键技术预研和产业化准备工作，才能在CEPC于年左右开始建造并于年左右建成投入运行。CEPC将配备两个探测器，在希格斯能量下每个对撞点亮度最少为2×cm-2s-1，作为希格斯工厂运行10年，每个对撞点亮度至少1×cm-2s-1，以累积一百万个希格斯和1亿个Z粒子。

根据第届香山会议制定的CEPC路线图CEPC-SppC的预概念设计报告(Pre-CDR)已于在年3月完成，CECPPre-CDR设计基于单环的pretzel轨道方案，然而这个方案并不能满足设计亮度指标的要求。

自年以来，CEPC加速器团队系统地研究了基于中国科学家于年6月提出的crab-waist对撞局部双环(PartialDoubleRing,PDR)，年提出的先进局部双环(AdvancedPartialDoubleRing,APDR)方案以及全局部双环(FullPartialDoubleRing)方案，比较了不同方案的亮度潜力(图2，图3)。

图2CEPC四种方案比较

图3CEPC四种方案亮度潜力

针对CEPC周长与束流辐射功率与亮度的关系问题也开展了深入的研究，并与CERNFCCee设计亮度进行了比较(图4)。

图4CEPC不同周长及束流辐射功率与亮度的关系

CEPC的国际咨询委员会(IAC)于年成立。年中国科学技术部CEPC第一期RD预研项目立项。年11月的CEPC指导委员会根据CEPC研究结果，并结合SppC未来发展潜力，明确了CEPC-SppC相互关系，确定CEPC周长为km。年1月14日CEPC指导委员会批准了CEPC加速器团队提出的周长为km以全局部双环(FPDR)为基准方案，先进局部双环(APDR)为备选方案的建议。CEPC四个方案的设计过程及比较过程于年4月发表在CEPC-SppC进展报告中(IHEP-CEPCDR--01)。年6月以CEPC基准设计方案(图5)为主要设计目标的CEPC概念设计(CDR)通过国际评估。评估报告结论是：全体评审委员一致肯定CEPC设计工作中取得的令人瞩目的进展，并对概念设计报告的完成表示祝贺。全体评审委员认为，设计工作已经证明项目的基本可行并可以被批准进入技术设计报告(TechnicalDesignReport,TDR)阶段。CEPC加速器CDR于年9月2日发表在:arXiv：.。CEPCCDR于年11月14日正式对外发布。年1月CEPC正式进入技术设计报告(TDR)阶段。年5月CEPC加速器报告提交欧洲高能物理战略会议进行讨论(CEPCaccelerator:ArXiv:.)。

一、CEPC加速器CDR设计

CEPCCDR设计思路如下：CEPC优化在希格斯粒子能量，在不变硬件的情况下可以同时工作在W(80GeV)和Z-Pole(45.5GeV)能区。在高能量环形正负电子对撞机中，同步辐射的功率损耗是十分关键的“瓶颈”问题。为了降低CEPC运行功耗，CEPCCDR提出了每束30MW的同步辐射功率限制。CEPC的布局如图5所示，CEPC加速器注入链包括一台能量为10GeV正负电子直线加速器和一台1.1GeV正电子阻尼环，以及和对撞机环在同一隧道中的、能将束流能量从10GeV提升到GeV的增强器。

图5CEPC基准设计方案

表1中显示了周长km的CEPCCDR参数表，其中加速器-探测器区域(MDI)参数为：对撞交叉角为33mrad和最终聚焦磁铁离对撞点的距离L*=2.2m。

CEPC对撞环由弧区，高频区，对撞区等三大部分组成，其中对撞区超导聚焦极铁、环中大量六极铁及束束相互作用所产生的非线性力对粒子的动力学孔径产生巨大限制，为了使动力学孔径满足对撞束流的亮度及寿命要求，必须对动力学孔径进行优化设计，并最终在考虑量子辐射激发，磁铁误差，轨道误差等因素影响下动力学孔径和能量接收度依然满足设计要求。

CEPC对撞环超导高频加速器系统CDR设计采用频率为MHz的2单元超导高频腔，加速梯度为20MV/m，空载品质因数Q0=1.5×。6个工作在2K温度下的2单元超导腔置于一个恒温器中。在希格斯能量下，共需要只2单元超导腔。

CEPC对撞环的全能量注入由一台周长km的正负电子增强器提供，该增强器置于CEPC对撞环的上方的隧道顶部。CEPC增强器由于注入能量低(10GeV)及半径大，因此增强器起步二极铁磁场强度仅为28高斯，这样的低场注入目前国际上还没有先例，对增强器二级磁铁设计加工制造都提出了很高的要求，非常具有挑战性。增强器超导高频加速系统采用1.3GHz9单元超导腔，并将8只9单元超导腔置于一个12m长的恒温器中，其技术与国际直线对撞机基本相同。CEPC增强器需要96只加速梯度为20MV/m的1.3GHz9单元超导腔。CEPC正负电子注入器为一台S波段常温直线加速器，加速梯度为21MV/m。正电子源由电子束流轰击钨靶产生高能伽玛射线衰变为正负电子对得以收集产生。由于正电子束流的发射度较大，因此需要通过一台能量为1.1GeV的正电子阻尼环对正电子束流横向发射度进行阻尼衰减。

CEPC运行在Z-pole能量时可以通过正负电子横向自极化(5%~10%极化率)对撞来进行精确达10-6的能量标定。为了提高自极化速度，需要在对撞环中加装10台左右的特种扭摆磁铁。为了进一步实现Z-pole能量下的高极化度(50%)水平极化对撞以提高物理实验测量精度，需要在每个对撞点两边各加入一个极化旋转器，同时，由于正负点电子极化束流的产生来自直线加速器，需要经过增强器升能注入到对撞环，因此，为了使极化束流在升能期间不经过退极化共振线，需要加装一对称为“西伯利亚蛇”的特种磁铁以保证注入到对撞环中的极化率不小于50%。

为了降低CEPC增强器低场二极磁铁的研制风险，CEPC加速器团队提出了采用等离子体加速的方法把10GeV正负电子的能量提高到45GeV。

二、CEPC加速器TDR优化设计，技术预研及产业化准备

自年11月CEPCCDR正式发布之后，CEPC也根据国际顾问委员会建议进入了技术报告TDR阶段。在这个阶段中需要继续优化CEPC设计提高不同能量下的对撞亮度并在关键部件方面推进样机研制。自CEPCCDR完成后，通过优化设计希格斯能量亮度可以在束流辐射功率30MW亮度可以达到5.2×cm-2s-1。年12月提出大晶粒高Q值(3×)高梯度(40MV/m)MHz单腔作为CEPC超导腔设想后，CEPC在Z-pole能区亮度可以达到1×cm-2s-1。这些优化设计指标达到了国际领先水平，而且具有CEPC特色。图6中列举了部分关键硬件样机研制进展：1)CEPC对撞环MHz2单元超导腔；2)MHz大晶粒一单元超导腔；3)电抛光EP设备；4)对撞环双孔径二级磁铁；5)对撞环双孔径四极磁铁；6)MHz超导腔恒温器样机；7)增强器铁芯高精度低场二极铁；8)增强器空芯高精度低场二极铁；9)电子环铝真空盒；10)MHz高功率高效KW速调管；11)增强器1.3GHz9单元超导腔。在TDR阶段，CEPC数字化BIM设计，协同设计电子文档，计算机优化仓储物流安装流程等研究工作也在相关企业和大学的合作中不断推进，设备产业化准备也在积极准备之中。

图6CEPC关键部件TDR预研进展

三、SppC加速器设计

尽管SppC将于CEPC运行结束后才开始建造，但是由于SppC将于CEPC置于同一隧道中，今后还要保留电子质子对撞的可能性，因此，需要考虑SppC与CEPC之间的相互关系。另外，由于CEPC建设将在新址上建设，因此在选址时需要考虑SppC注入链加速器的相关位置，为未来的长远发展打下良好的基础。关于SppCCDR设计，其周长约为km，位于CEPC外侧，SppC在75TeV的质心能量处提供质子质子对撞，亮度为1×cm-2s-1，这时需要场强为12Tesla超导二极磁铁磁场强度。SppC二极超导磁铁采用高温铁基超导材料，用以降低SppC加速器造价。CEPC-SppC选择km周长的隧道为CEPC-SppC性能与技术变化提供了优化及发展空间。

四、CEPC土建设计及部件安装

CEPC的施工建造面临多方面的前所未有的挑战。CEPC将是人类在地球上建造的规模最大复杂程度最高的科学实验装置，其周长km，置于地下m左右的岩石之中，隧道长，洞室结构复杂(图7)，探测器大厅跨度大，部件数量多(图8)，设备安装精度高，工期紧等，因此，CEPC无论从设计到施工安装都是一个协同性极高的系统工程。

图7CEPC洞室群

五、CEPC-SppC选址

C0EPC-SppC选址工作，需要考虑很多因素。地址技术指标大致可量化如下：地震强度小于7；地震加速度小于0.1g；1~Hz时地面振动幅度小于20nm；花岗岩基岩深50~m。除了地址条件技术指标还要考虑选址地年平均气温，地下水，地面水资源及电力资源等环境情况。除了自然环境，还要考虑社会与经济发展水平，交通条件以及当地政府支持力度。CEPC选址过程始于年2月，迄今已对六个选址地点进行了较为深入的研究(图9)：1)河北省秦皇岛；2)陕西省延安地区；3)广东省深汕特别合作区；4)浙江省湖州；5)吉林省长春；6)湖南省长沙。

图8CEPC设备安装数字化(BIM)设计

图9CEPC选址地域分布图

六、CEPC产业联盟(CIPC)及CEPC促进基金(CPF)

年11月7日CEPC产业促进会(CIPC)正式成立，目前已有70多家国内企业参与到CEPC-SppC相关的TDR关键技术RD研究中，其中包括：速调管、超导腔、超导材料(超导腔及超导磁铁)、低温恒温器、制冷机、磁铁、真空、电子学、土建等领域，在CEPC土建、选址、数字化设计(BIM)等方面发挥了突出的作用。年11月17日由王贻芳院士发起并投入第一笔约万元人民币(五十万美元)种子基金的CEPC促进基金(CPF)正式宣布成立。CPF的成立立即得到包括CIPC成员单位在内的单位与个人的积极响应和参与，今后CPF必将不断发展壮大，成为服务于CEPC预研，建设与运行的重要公益性基金。

七、CEPC加速器国际合作

CEPC加速器设计、预研、产业化、安装、调试、运行等工作涉及面广，难度大，因此除了国内范围内的合作与协作外，还需要高水平的国际合作，通过国际合作解决相关问题，通过国际合作进行人才培养，通过国际合作增加CEPC的国际参与度，通过国际合作提升CEPC的整体水平，例如与日本KEK的SuperKEKB，俄罗斯新西伯利亚BINP，俄罗斯杜布纳研究所(JINR)，美国BNL实验室的eRICH等在先进环形正负电子对撞机设计和运行，及极化束流等方面开展了卓有成效的合作。目前CEPC与国际上20多个研究机构与大学签署了合作意向书(MoU)，年11月成立了CEPC加速器国际评估委员会。

八、CEPC加速器建造路线图及规划时间表

年5月欧洲高能物理战略规划研讨会在西班牙格拉纳达召开，CEPC-SppC,FCC(ee,hh),ILC，CLIC等计划均向会议提交了报告。CEPC的路线图和时间表如图10所示。作为希格斯工厂的ILCGeV计划，日本政府将于年2月20日在美国SLAC召开的国际未来加速器委员会(ICFA)的直线对撞机理事会(LCB)上，给出是否有意承建ILC并开展下一步与相关国家政府协商分担建造经费的工作。欧洲也将在年2月给出欧洲是否将希格斯工厂作为战略首选，以及欧洲是否有意在欧洲建造或支持和参与在世界其他地区的希格斯工厂项目，CEPC与ILC均希望能够纳入欧洲高能物理发展战略规划之中。美国高能物理战略发展规划也将在年启动。因此，年将是世界高能物理发展的关键之年。

图10CEPC项目战略图及规划时间表