中國建造環形正負電子對撞機有什麼意義?

2020-12-04 火星科普

環形正負電子對撞機(CEPC)是我國正在論證中的新一代高能粒子加速器,如果建成,它將有望超越大型強子對撞機(LHC),成為世界上最強的粒子加速器之一。那麼,建造這樣大型的粒子加速器有什麼意義呢?

現代物理學發展到如今的地步,早就不像愛因斯坦的那個時代一樣,只用一根筆和一張紙就能取得物理學的突破。只有進一步揭開物質的結構,才能推動理論物理學的發展,進而推動科學的發展。這就需要通過高能粒子加速器來使亞光速粒子互相碰撞,以期獲得新的發現。

粒子物理標準模型所預言的一種極為重要的基本粒子——希格斯玻色子就是在大型強子對撞機中發現的。雖然這種粒子早在上個世紀六十年代就已經被預言存在,但直到21世紀之後,大型強子對撞機的投入使用才被證實。希格斯玻色子的發現,標誌著粒子物理標準模型已經找到了最後一塊拼圖,新的物理學時代需要強大的粒子加速器去開創。

如果我國的環形正負電子對撞機能夠建成,將使我國成為世界物理學的中心之一,從而能夠吸引到更多的人才,促進我國科技的發展。目前正值基礎物理學發展的轉折時期,如果要把握住這次機遇,就需要比LHC更為強大的CEPC。如果以CEPC來測量希格斯玻色子,其信噪比將要比LHC高出1億倍。因此,利用CEPC很有可能還會取得更多物理學新發現。

不過,我國泰鬥級物理學家楊振寧對於CEPC項目表示反對。楊老並不是反對我國基礎物理學的發展,只是認為我國現階段不應建造CEPC,因為這個項目需要耗費巨大的資金,可能需要投入上千億元。而我國更多領域還亟待資金的投入,例如,環保、教育、醫療,先解決燃眉之急,以後再來考慮建造更為強大的高能粒子加速器。

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    近日,圍繞著「中國是否應該建造世界上最大的巨型對撞機」的問題,引發了各方的爭論。比如著名數學家、菲爾茲獎獲得者丘成桐和高能所所長王貽芳就主張中國建造,而諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧卻持有相反的態度。先不管到底誰的見解更有道理,我們先來看看到底粒子對撞機是何方神聖?它又對人類未來的發展到底有什麼作用?
  • 王貽芳:中國建造大型對撞機,今天正是時機—新聞—科學網
    首先新發現的希格斯粒子質量很低,使我們有可能提出環形正負電子對撞機這個方案來研究它,而且這個環形對撞機還有機會改造成質子對撞機,有長達50年以上的科學壽命;其次,歐洲、美國和日本手頭都有項目,20年之內很難騰出手來,我們的競爭環境相對較好;第三,我們有北京正負電子對撞機的經驗,剛好這個機會是我們的長項,有技術和人員隊伍的積累。
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