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中国环形正负电子对撞机CEPC:一旦建成 将成为世界最前沿

文章来源:中国科学报 作者:【未知】 点击:次 时间:2016/8/4 16:27:22
  2012年,欧洲核子研究组织(CERN)宣布大型强子对撞机(LHC)发现了“上帝粒子”——希格斯粒子,将其预言者送上了2013年诺贝尔奖领奖台, 并随之开启了粒子物理学研究的新时代——全球多个基于加速器的高能量前沿实验装置相继建立并成为粒子物理研究的发展趋势。   2012年9月,中科院高能物理研究所也提出建造下一代环形正负电子对撞机(CEPC),并适时改造为高能质子对撞机(SppC)的方案。   2016年8月1日,“国际弦理论大会”在清华大学拉开帷幕,国际顶尖理论物理学家齐聚一堂,探讨物理研究的前沿问题,并就中国CEPC项目的科学价值及发展前景等问题接受了《中国科学报》记者的采访。   如果不能发现新粒子   按照规划设想,CEPC将是一个长达50公里~70公里的环形加速器,可以产生大量希格斯粒子,以便科学家对希格斯粒子及其他标准模型粒子进行精确测量研究。当然,科学家更期望在实验的高能区发现新物理(新粒子或新现象)。   然而,如果CEPC实验装置不能发现新粒子,是否意味着CEPC没有完成科学目标呢?采访中,专家对此作出了回应。   “实际上,对希格斯粒子本身的精确测量就具有非常重要的科学价值。”诺贝尔奖获得者、美国粒子物理学家David Gross告诉记者,当然实验中也可能发现新的粒子。   据了解,为描绘粒子物理下一步的发展方向,理论物理学家做了大量的工作,而对CEPC项目而言,“即使没有发现新粒子,也相当于排除了相应区域”,哈佛大学物理系教授Cumrun Vafa告诉记者,这其中,中国科学家和工程师在建造这一装置过程中所付出的努力,对中国科学发展具有重要意义。因而,在他看来,“没有发现新粒子,并非意味着失败”。   除此之外,对撞机可以帮助科学家去理解小尺度物质结构,更好地理解时间、空间概念,而宇宙学、暗物质等未来研究的理论设想,都需要在实验中进行进一步的验证,“这也是我们进一步努力的原因。”普林斯顿高等研究院院长Robbert Dijkgraaf说。   标杆式科学项目   “基础研究的价值,不能直接用商业价值来衡量。”谈到CEPC项目的价值时,David Gross如是说。   他告诉记者,CEPC一旦建成,将是世界上体量最大的环形正负电子对撞机。它虽无法像医疗、制药等领域能够直接产生商业、社会价值,却会伴随出现许多技术副产品,进而影响人们的生活。   “基础研究会间接推动技术发展。”David Gross说,“虽然对当前科技发展没有直接推进作用,但它的间接作用将比直接作用更具影响力。”   在专家看来,对于最基本的自然问题的追逐是非常美妙的,它将产生许多让人意想不到的结果,“激光、核磁共振等,都是基础研究产生副产品的很好案例。”David Gross补充道。   采访中,多位科学家表示对CEPC项目可能产生的标杆式示范效应十分期待,如美国理论物理学家Edward Witten评价CEPC时所说,“装置一旦建成,将毫无疑问成为全世界最前沿的对撞机,并将在未来几十年内引领世界。”   正因为它所代表的前沿地位,让哈佛大学教授丘成桐对中国教育和千万中国父母产生的积极影响十分看好。   “让孩子接触到世界一流的科学装置,是一件十分有意义的事。”丘成桐表示,过去一段时间,中国有许多中学生走出国门到欧美发达国家求学。而CEPC项目一旦建设成功,就会给中国父母和孩子以信心,让他们相信国内也能做出先进的科学成果,进而吸引更多优秀的年轻人来学习科学。   国际合作意义重大   粒子物理研究是一个十分开放的科学领域,并且拥有良好的国际合作传统。   “高能物理领域的国际合作非常广泛,这是一个非常好的传统。”因而David Gross希望,在这一项目的推进过程中,中国、美国、欧洲等国和地区的科学家要积极合作。   采访中,专家对中国经济发展及其可能为科学研究提供的长远支持表示乐观。但他们也强调,一个国家承担这样的大科学项目并不现实,必须通过国际合作来降低时间、空间成本,才能有效推进项目的进程。   据介绍,当前对第一阶段CEPC的建设,中国有一定的基础,也有信心能够完成。而升级为质子对撞阶段,国内外相关技术还需一段时间的发展,目前尚不具备。   值得高兴的是,这一项目在美、欧等国和地区获得了广泛的支持。“美国、欧洲的物理学家都对这个项目表示支持。”丘成桐肯定地告诉记者。   采访中,专家对CEPC项目的未来十分期待,他们坚信这样的大科学项目将对中国科学发展具有非凡意义。   因为,伴随该项目的推进,中国不但可以成为相关领域的领跑者,还可以借助项目吸引大批世界顶尖科学家到中国交流工作,甚至扎根中国,这将对中国科学发展产生巨大而深远的影响。
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