王贻芳院士称我国将建大型对撞机,比欧洲的大三倍多,选址或确定

栏目:热点资讯  时间:2020-02-18
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  就在今年的3月23日,中国科技馆举行了一场“我是科学家”演讲活动,中国科学院高能物理研究所所长、中科院院士王贻芳上台做了演讲,他在演讲中透露我国很可能将上马(或者已经筹备)中国正负电子对撞机(CEPC),该项目预计造价360亿元,一切顺利的话2022年将开始建设,2030年可以完成。

  王贻芳在演讲中表示,中国这台大型对撞机周长将达到100公里,建成后将是全球最大、能量最高的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机(LHC)周长的三倍多,某些方面的功能将是其成千上万倍。

  欧洲大型强子对撞机是目前全球最大、能量最高的粒子加速器,它通过埋入地下100米深、总长27公里的超导磁铁加速并碰撞粒子,可在微观尺度上还原宇宙大爆炸后的宇宙初期形态,帮助科学家研究宇宙起源并寻找新粒子,在先前的研究中,欧洲大型强子对撞机已经两次了证据确凿地发现了被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子。

  现今,粒子物理学的核心问题就是了解希格斯区的相关理论。希格斯玻色子是标准模型里的一种基本粒子,它是一种玻色子,自旋为零,宇称为正值,不带电荷、色荷,极不稳定,生成后会立刻衰变。它是希格斯场的量子激发,根据希格斯机制,基本粒子因与希格斯场耦合可获得质量。假若希格斯玻色子被证实存在,则希格斯场应该也存在,而希格斯机制也可被确认为基本无误,就好像知道看到大海上波浪的存在而了解大海的存在一样,而且我们还可以了解关于海洋的一切。

  物理学理论上认为希格斯波色子是构成宇宙的最基本组成部件之一,它和希波斯场解释了为何其它粒子会拥有质量,这进一步解释了我们的宇宙的起源及其形成,物质的质量来源等根本问题。该理论认为在宇宙大爆炸后,希格斯场和与之对应的粒子——希格斯玻色子一同形成,而希格斯场赋予了其他基本粒子质量的属性。这一理论的验证,就需要通过大型强子对撞机来完成。欧洲大型强子对撞机于2008年9月建成运行,首阶段运行于2012年末结束。该阶段的两个强子对撞实验项目ATLAS和CMS均证实了“上帝粒子”希格斯玻色子的存在,但是要想进一步对希格斯玻色子进行进一步的深入研究,就必须要有功能更为强大的对撞机来完成。

  而我国正负电子对撞机的研究目标,将是制造和深入研究被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子,王贻芳将CEPC比作“希格斯粒子工厂”。他认为目前对希格斯玻色子的研究尚不完备,这影响我们无法更深入地了解物质世界的本质。而大型强子对撞机实验将探索希格斯玻色子机制、暗物质、反物质等更多未知领域,有能力模拟宇宙之初情景,或借此揭开有关宇宙基本组成和发展的更多谜题。同时他还认为“这样一个装置对中国科学发展是一个巨大机遇,让中国对人类文明有更大的贡献。”有利于使得中国很多技术真正走到国际最前沿。

  有网络报道根据中国高能物理所的规划,建造环形正负电子对撞机关键部件的原型机将筹备设计并建造,预计在2022年将正式开工建设,到2030年将正式竣工。在选址方面,这一超级对撞机很有可能在靠近黄河入海口北端渤海西岸的河北省沿海一带进行建设。

  可能有不少朋友都知道著名理论物理学家杨振宁先生曾经反对过我国建造大型强子对撞机,实际上杨振宁是不完全反对中国建造强子对撞机,他应该是基于我国国情以及物理学发展现状而给出的建议,杨振宁当然也知道建造大型对撞机确实能推动中国科研事业的发展,而他之所以反对,是因为他认为建造大型对撞机太烧钱,动辄需要数百亿的投入,最终的资金投入甚至可能超越千亿人民币,得出的结果无非是验证某些理论的对错和对宇宙物理的发展有更深的认识,但是却没有什么实际应用上的意义,那么还不如把这个钱投到其他方面的科研领域,做更有实用性的事情,而且在这个项目上数百亿的科研经费投入,很可能会影响其他领域的科研投入,从而导致其他领域科研任务不能更好发展。

  所以,杨老的建议也是很有道理的,他是当今世界成就最高的理论物理学家,而且他所认为的理论的正确性,基本都是经得起实验检验的,无需花费数百亿并投入巨大的人力物力来验证理论说得清讲得透的现象。

  前几年,我国关于大型正负电子对撞机的建设也形成了建与不建两派的争论,不过目前来看,大型正负电子对撞机很可能已经确定要建设或者正在筹备建设中,好在我国经济目前已今非昔比,各领域的科研经费或不至于捉襟见肘吧,而大型正负电子对撞机的建设,预估会在很大程度上推进我国在理论物理学和实验物理学上的进步,助力我国相关领域的科学家站到世界物理学的最前沿,并取得引领人类文明和科技发展的成就。

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