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北京时间 11 月 24 日,Nature 在其官网刊发了一篇与中国高能物理所(IHEP)所长王贻芳的访谈。全文并不算长,但却涉及中国超大量子对撞机的最新进展、中国未来在全球高能物理界的位置等关键问题,也不禁让人联想起此前一次源于丘成桐、杨振宁的现象级科学大讨论——中国到底应不应该建大型粒子对撞机。某种程度上,这一次的访谈可以被看做上一次讨论的延续。

图丨 Nature 官网报道(来源:Nature)图丨 Nature 官网报道(来源:Nature)

IHEP 的物理学家正在设计世界上最大的粒子对撞机。Nature 认为,一旦建成,这个 100 公里长的设施将使得欧洲粒子物理实验室在瑞士日内瓦附近建成的 27 公里长的大型强子对撞机(LHC)相形见绌,不仅如此,前者的成本只有 LHC 一半左右。这个价值上百亿的圆形正负电子对撞机(Circular Electron–Positron Collider,以下简称 CEPC)正是王贻芳的心血结晶。

他从 2012 年大型强子对撞机发现希格斯玻色子以后就开始领导该项目。CEPC 是通过撞击电子和它的反物质对应物——正电子——来生产希格斯玻色子。因为这些都是基本粒子,将其进行碰撞,就可以得到比 LHC 的质子-质子对撞更清晰的结果。所以若中国在 2030 年开放该设施,物理学家们就可以开始研究神秘的粒子和其衰变过程。

上周(2018 年 11 月 14 日),IHEP 发布了一份里程碑式的报告,概述了对撞机的蓝图。研发初期的资金来自于中国政府,但设计工作是由国际上的物理学家合作完成的,设计团队希望获得世界各地的资金支持。蓝图显示,CEPC 将建设在地下 100 米深处的一个圆形场地中,并且安装有两个探测器,不过目前探测器的安装位置还没有确定。CEPC 使用年限为十年,电子-正电子对撞机随后可升级为质子与质子之间的碰撞,能量峰值是 LHC 的七倍。

图丨王贻芳(来源:中国科学院)图丨王贻芳(来源:中国科学院)

王贻芳在访谈中也提到未来 CEPC 和 LHC 可能存在的竞争关系。“现在说这是一场比赛还为时过早。我认为提出不同的建议并彻底探讨没想建议的优缺点是好事。然后再由集体决定哪一个可行”,他说。

值得注意的是,尽管这一次的访谈并未涉及此前王贻芳、杨振宁、丘成桐等人对于中国是否应该在现阶段建设超大对撞机的辩论,但王贻芳仍在采访中表达了建设超大对撞机对于中国的意义和价值所在。

“我们希望对撞机带来的影响是正面的,至少对中国来说。此外,我认为 CEPC 不会成为世界唯一的中心。从历史上看,我们总是拥有许多粒子物理中心,尽管现在这样的中心越来越少。不过,我真的希望我们不会成为唯一一个。”,他说。王贻芳还表示,(中国成为全球高能物理中心)这有助于中国对外开放,变得更加国际化,它也将为科学界带来更多资源。

图丨项目的选址地点(来源:http://cepc.ihep.ac.cn)图丨项目的选址地点(来源:http://cepc.ihep.ac.cn

中国超大对撞机上一次大范围地出现在公众视野也是此前的那场辩论,其可追溯到 2016 年早些时候。

2016 年 8 月初,著名华裔数学家、1982 年菲尔兹奖获得者丘成桐在接受新华社采访时,明确表示“希望在长城入海处建设下一代大型对撞机”。之后,丘成桐也撰文表达了对中国修建新一代大型对撞机的期待。

丘成桐给出的理由是:探索高能物理前沿,寻找超对称粒子,吸引来自世界各地的一流科学家,将是中国“对国际科研、世界和平乃至人类文明的贡献,也是对中国国际形象的提升”。

但著名物理学家、1957 年诺贝尔物理学奖获得者杨振宁则提出了截然不同的看法。同年 9 月,杨振宁发表长文表示了其反对意见,他认为,中国仍然是个发展中国家,大型对撞机可能会挤压其他基础学科的经费,而这样的对撞机想要寻找的粒子,“包括我在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想”。他估计,这个对撞机的造价可能需要 200 亿美元(约 1350 亿人民币)。

两位传奇科学家的公开讨论迅速引起了全国性关注,也有越来越多的中国科学家加入到其中的讨论中,王贻芳便是其中一例,而他的立场是“挺撞”。在他撰写的《中国今天应该建造大型对撞机》中,他表示,“杨先生是我尊敬的科学家,但我更尊重科学和理性”。

当时,王贻芳在文章中表示,在下一个五年计划开建大型对撞机,是我们在高能物理领域领先国际的一个难得的机遇,而从数字看,基础研究经费还有巨大的增长空间(大约每年 1000 亿人民币以上),不存在挤压其他基础科学研究经费的情况。

图丨王贻芳此前的文章(来源:中科院之声)图丨王贻芳此前的文章(来源:中科院之声)

我们不难看出,大型对撞机引发争议直接原因是投资巨大,根据王贻芳的文章,第一阶段的正负电子对撞机(CEPC)约在 2022-2030 年间,工程造价(不包括土地、“七通一平”等)约 400 亿元。如果第一阶段成功且有所发现,第二阶段的质子对撞机(SPPC)将启动,工程造价在 1000 亿元以内,时间是在 2040-2050 年左右。几百、上千亿元量级的投资在中国的基础研究项目中也是难以想象的,要知道,根据央广网数据,世界最大的射电望远镜、位于贵州平塘的 500 米口径球面射电望远镜(FAST)项目概算总投资 6.67 亿元。

在最新的采访中,王贻芳也表示,“从来没有人建造过这么大的机器,我们希望最大限度地降低成本。它的规格与过去世界上任何机器的规格都不同,我们需要证明它是合理的”。

除了成本讨论以外,王贻芳也回应了对撞机国际咨询委员会对该项目国际参与不足的问题。

他透露,受到国际伙伴的财政支出限制,国际参与上暂无重大进展:“他们都感兴趣,但是他们需要得到相关的资助机构认可。他们正在等待中国政府对于是否为其提供资金的决定”。

另外,王贻芳也提到,欧洲核子研究中心正在讨论新的欧洲粒子物理战略,美国也有类似的计划。“我们希望两者都能考虑 CEPC”,他说。

图丨 CEPC 的相关演示(来源:http://cepc.ihep.ac.cn%29/)图丨 CEPC 的相关演示(来源:http://cepc.ihep.ac.cn%29/

除了粒子对撞机以外,王贻芳还谈到 IHEP 另一个值得期待的项目,包括东莞的散裂中子源正在良好运作,IHEP 还计划在北京怀柔建造一个 1.4 公里长的光源,耗资 48 亿人民币。这是一种圆形电子加速器,可以产生同步辐射(一种强度极高的 X 射线)。这些对几乎所有研究学科都很有用,包括材料、化学、生物学、环境科学、地质学和医学。

“我们相信政府将在明年年初之前完成该项目的最终审批,之后我们就可以开始建设了。我们认为它将是世界领先的机器。大多数光源是从现有机器升级的,因此限制很大。我们可以使用最好的配置,最好的技术,而且没有限制”,他说。


来源:DeepTech深科技    时间:2018年11月24日

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