國際物理學(xué)家談中國對撞機：“將成為世界最前沿”

　　2012年，歐洲核子研究組織(CERN)宣布大型強子對撞機(LHC)發(fā)現了“上帝粒子”——希格斯粒子，將其預言者送上了2013年諾貝爾獎領(lǐng)獎臺，并隨之開(kāi)啟了粒子物理學(xué)研究的新時(shí)代——全球多個(gè)基于加速器的高能量前沿實(shí)驗裝置相繼建立并成為粒子物理研究的發(fā)展趨勢。

　　2012年9月，中科院高能物理研究所也提出建造下一代環(huán)形正負電子對撞機(CEPC)，并適時(shí)改造為高能質(zhì)子對撞機(SppC)的方案。

　　8月1日，“國際弦理論大會(huì )”在清華大學(xué)拉開(kāi)帷幕，國際頂尖理論物理學(xué)家齊聚一堂，探討物理研究的前沿問(wèn)題，并就中國CEPC項目的科學(xué)價(jià)值及發(fā)展前景等問(wèn)題接受了《中國科學(xué)報》記者的采訪(fǎng)。

　　如果不能發(fā)現新粒子

　　按照規劃設想，CEPC將是一個(gè)長(cháng)達50公里~70公里的環(huán)形加速器，可以產(chǎn)生大量希格斯粒子，以便科學(xué)家對希格斯粒子及其他標準模型粒子進(jìn)行精確測量研究。當然，科學(xué)家更期望在實(shí)驗的高能區發(fā)現新物理(新粒子或新現象)。

　　然而，如果CEPC實(shí)驗裝置不能發(fā)現新粒子，是否意味著(zhù)CEPC沒(méi)有完成科學(xué)目標呢?采訪(fǎng)中，專(zhuān)家對此作出了回應。

　　“實(shí)際上，對希格斯粒子本身的精確測量就具有非常重要的科學(xué)價(jià)值。”諾貝爾獎獲得者、美國粒子物理學(xué)家DavidGross告訴記者，當然實(shí)驗中也可能發(fā)現新的粒子。

　　據了解，為描繪粒子物理下一步的發(fā)展方向，理論物理學(xué)家做了大量的工作，而對CEPC項目而言，“即使沒(méi)有發(fā)現新粒子，也相當于排除了相應區域”，哈佛大學(xué)物理系教授CumrunVafa告訴記者，這其中，中國科學(xué)家和工程師在建造這一裝置過(guò)程中所付出的努力，對中國科學(xué)發(fā)展具有重要意義。因而，在他看來(lái)，“沒(méi)有發(fā)現新粒子，并非意味著(zhù)失敗”。

　　除此之外，對撞機可以幫助科學(xué)家去理解小尺度物質(zhì)結構，更好地理解時(shí)間、空間概念，而宇宙學(xué)、暗物質(zhì)等未來(lái)研究的理論設想，都需要在實(shí)驗中進(jìn)行進(jìn)一步的驗證，“這也是我們進(jìn)一步努力的原因。”普林斯頓高等研究院院長(cháng)RobbertDijkgraaf說(shuō)。

　　標桿式科學(xué)項目

　　“基礎研究的價(jià)值，不能直接用商業(yè)價(jià)值來(lái)衡量。”談到CEPC項目的價(jià)值時(shí)，DavidGross如是說(shuō)。

　　他告訴記者，CEPC一旦建成，將是世界上體量最大的環(huán)形正負電子對撞機。它雖無(wú)法像醫療、制藥等領(lǐng)域能夠直接產(chǎn)生商業(yè)、社會(huì )價(jià)值，卻會(huì )伴隨出現許多技術(shù)副產(chǎn)品，進(jìn)而影響人們的生活。

　　“基礎研究會(huì )間接推動(dòng)技術(shù)發(fā)展。”DavidGross說(shuō)，“雖然對當前科技發(fā)展沒(méi)有直接推進(jìn)作用，但它的間接作用將比直接作用更具影響力。”

　　在專(zhuān)家看來(lái)，對于最基本的自然問(wèn)題的追逐是非常美妙的，它將產(chǎn)生許多讓人意想不到的結果，“激光、核磁共振等，都是基礎研究產(chǎn)生副產(chǎn)品的很好案例。”DavidGross補充道。

　　采訪(fǎng)中，多位科學(xué)家表示對CEPC項目可能產(chǎn)生的標桿式示范效應十分期待，如美國理論物理學(xué)家EdwardWitten評價(jià)CEPC時(shí)所說(shuō)，“裝置一旦建成，將毫無(wú)疑問(wèn)成為全世界最前沿的對撞機，并將在未來(lái)幾十年內引領(lǐng)世界。”

　　正因為它所代表的前沿地位，讓哈佛大學(xué)教授丘成桐對中國教育和千萬(wàn)中國父母產(chǎn)生的積極影響十分看好。

　　“讓孩子接觸到世界一流的科學(xué)裝置，是一件十分有意義的事。”丘成桐表示，過(guò)去一段時(shí)間，中國有許多中學(xué)生走出國門(mén)到歐美發(fā)達國家求學(xué)。而CEPC項目一旦建設成功，就會(huì )給中國父母和孩子以信心，讓他們相信國內也能做出先進(jìn)的科學(xué)成果，進(jìn)而吸引更多優(yōu)秀的年輕人來(lái)學(xué)習科學(xué)。

　　國際合作意義重大

　　粒子物理研究是一個(gè)十分開(kāi)放的科學(xué)領(lǐng)域，并且擁有良好的國際合作傳統。

　　“高能物理領(lǐng)域的國際合作非常廣泛，這是一個(gè)非常好的傳統。”因而DavidGross希望，在這一項目的推進(jìn)過(guò)程中，中國、美國、歐洲等國和地區的科學(xué)家要積極合作。

　　采訪(fǎng)中，專(zhuān)家對中國經(jīng)濟發(fā)展及其可能為科學(xué)研究提供的長(cháng)遠支持表示樂(lè )觀(guān)。但他們也強調，一個(gè)國家承擔這樣的大科學(xué)項目并不現實(shí)，必須通過(guò)國際合作來(lái)降低時(shí)間、空間成本，才能有效推進(jìn)項目的進(jìn)程。

　　據介紹，當前對第一階段CEPC的建設，中國有一定的基礎，也有信心能夠完成。而升級為質(zhì)子對撞階段，國內外相關(guān)技術(shù)還需一段時(shí)間的發(fā)展，目前尚不具備。

　　值得高興的是，這一項目在美、歐等國和地區獲得了廣泛的支持。“美國、歐洲的物理學(xué)家都對這個(gè)項目表示支持。”丘成桐肯定地告訴記者。

　　采訪(fǎng)中，專(zhuān)家對CEPC項目的未來(lái)十分期待，他們堅信這樣的大科學(xué)項目將對中國科學(xué)發(fā)展具有非凡意義。

　　因為，伴隨該項目的推進(jìn)，中國不但可以成為相關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，還可以借助項目吸引大批世界頂尖科學(xué)家到中國交流工作，甚至扎根中國，這將對中國科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生巨大而深遠的影響。