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【光明日报】超级对撞机:支持与反对同行
2018-11-16|文章来源:光明日报 齐芳 |【
 

CEPC概念图 中国科学院高能物理研究所提供

  故事,或许应该从2012年开始讲起。那一年,欧洲核子研究中心宣布发现了“上帝粒子”希格斯玻色子,完成了该中心建设的初衷——在理论预言的边界中,明确给出希格斯粒子是否存在的答案。这个发现让整个物理学界沸腾了,也让高能物理学家们看到了新方向。这其中,就包括中国高能物理学家。

  在中国科学院高能物理研究所牵头下,中国高能物理学家发起一项大型国际合作计划,建设高能环形正负电子对撞机(CircularElectron-Positron Collider,CEPC),它也被称为“超级对撞机”。

  然而,自这项计划提出之后,就伴随着巨大的反对声。争议中,支持者在坚定地向前推进,反对者似乎也没有改变立场。

  支持者:中国高能物理领跑世界的机会

  中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士是CEPC最坚定的支持者,这些年来,他几乎在所有场合都在强调一点:这是中国高能物理一个绝佳的历史机遇,一个能够领跑世界的机会。他说:“CEPC计划与国际稍早的国际线性对撞机、紧凑型线性对撞机,以及同时期的未来环形对撞机项目处于竞争地位。如果我们不抓紧,那么这个机会稍纵即逝。”

  在为期十年的实验计划中,CEPC将生产超过100万个希格斯玻色子、一亿W玻色子和近1万亿Z玻色子——W和Z玻色子是弱相互作用力的媒介子,在Z玻色子的衰变中,还将生产出数十亿的底层夸克、粲夸克和陶轻子。这能够让物理学家们进一步理解希格斯粒子的性质、宇宙早期演化、反物质丢失、寻找暗物质、真空稳定性等一系列未解的关键科学问题和寻找新的物理规律。

  这个雄心勃勃的计划在国际上得到了包括国际未来加速器委员会等诸多机构和华裔数学家丘成桐、美国普林斯顿高等研究院教授尼玛·亚哈尼·哈米德等著名科学家的支持。《概念设计报告》发布后,2017年诺贝尔物理学奖获得者、领导LIGO实验的加州理工大学教授贝利·巴莱西说:“加速器的发展历史是实现越来越高的能量,并在过去几十年中一直都是众多粒子物理重大发现所依赖的核心工具,而CEPC将延续这一伟大传统。”

  反对者:科学目标不明确的巨大浪费

  CEPC是一项预算超过300亿元的巨大工程。这项计划一提出,就受到来自各方的反对。例如,有科学家在接受采访时提出,在国家科研经费投入总体相对稳定的情况下,这样的工程无疑会挤占其他研究的份额,“基础物理固然重要,但生命科学不重要吗?化学不重要吗?对这样大的投入,我们理应慎重对待”。

  更具杀伤力的反对声来自高能物理学界内部。有人认为,CEPC的科学目标并不清晰,而且中国在造大型对撞机上并没有足够的技术储备和工艺储备,“这么大的投入如果没有与之相匹配的重大科学产出,那对中国科研将是巨大的浪费”。还有高能物理学家提出了不同的建设方案,比如Z工厂——一个能量相对较低、技术成熟度很高、成本要低得多的对撞机。

  最重量级的反对者或许要数著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁。他在2016年发表实名文章,列举7条建议反对建设CEPC。他在文章中写道:“不建超大对撞机,高能物理就完全没有前途了吗?不然。我认为至少有两个方向值得探索:其一是寻找新加速器原理;其二是寻找美妙的几何结构,如弦理论所研究的。这两方面的研究都不那么费钱,符合当今世界经济发展的总趋势。”

  在争议中推进的CEPC

  争议声中,CEPC的研究者们一步一步推进自己的工作——在计划提出的6年后,《概念设计报告》14日正式出炉。至此,CEPC不再只是个抽象的概念,而有了明确的蓝图。

  CEPC机构委员会主席、北京大学教授高原宁希望,《概念设计报告》的完成能够让针对CEPC的讨论更加有的放矢。高原宁说:“比如在投入和技术上,我们能给出比较明确的设计,那么大家的质疑在哪里、我们能够做什么,可以坐下来讨论。”

  CEPC机构委员会副主席、中科院高能物理研究所研究员高杰介绍,完成《概念设计报告》只是完成了CEPC的一个阶段。“这个概念设计报告意味着我们在‘纸面’上完成了CEPC的设计,以实现它的科学目标。”高杰说,“但加速器制造是一个很大的挑战,我们要应对包括高新技术、关键器件,还有产业化等方方面面的问题。接下来,我们要进入技术设计报告阶段,预计到2022年解决在实际建设中可能遇到的问题,之后我们才可能进入建设阶段。”

  有科学家认为,如果CEPC能够抓住国际竞争的时间节点,可能会使世界高能物理研究甚至世界科学的格局都发生变化。高原宁说:“我们希望接下来大家能够在科学的基础上展开讨论,尽快达成共识,也希望能得到各国政府的积极回应。”

    (原载于《光明日报》,2018年11月16日 09版,http://epaper.gmw.cn/gmrb/html/2018-11/16/nw.D110000gmrb_20181116_1-09.htm )


 
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