無論時間多麼貪婪地吞噬一切,我們都應該在還能呼吸的時候盡最大努力來贏得聲譽,這樣時間的鐮刀就不會傷害我們。—— 莎士比亞
歐洲時間2020年6月19日,世界粒子物理中心——CERN(歐洲核子中心理事會)全票通過了未來粒子研究發展的《歐洲粒子物理2020戰略》。
消息傳回國內立即引發科學家第二輪熱議,因為中國在粒子物理研究上有舉足輕重的地位,2012年中國就已提出建設超級對撞機的構想,但遭到諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧院士的強烈反對。
這幾年中國的CEPC(環形正負電子對撞機)項目籌備一直在進行中,國家高能物理研究所所長王貽芳院士為首的中國科學家們堅持不懈地落實規劃,爭取國家及各方投資,CERN公布的戰略無疑拉開了和中國競速研發的序幕。
這個投資2000億人民幣的項目為何在國內遭受巨大爭議而舉步維艱呢?楊振寧和王貽芳兩位高能物理的權威人物之間的爭論點又是什麼?
什麼是超級對撞機及其由來
20世紀後半葉,在量子力學領域,規範場論為粒子物理提供了一個統一的數學架構——標準模型,這個標準模型可以準確地預言所有實驗室觀察到的事實,應用十分廣泛。這幾十年裡,物理學家們不斷研究細節從而加深對宇宙粒子的了解,來豐滿此標準模型。
那麼如何產生足夠的粒子供科學家們收集數據呢,大型對撞機便是由此而生,它是通過加速器將粒子加速到一定的能量狀態再讓它們發生碰撞,撞擊產生的結果就是寶貴的第一手科學數據,可以幫助科學家們更好地研究物質世界的本質。
世界上第一臺大型強子對撞機是由歐洲各國共同開發建設的,總長27千米,深埋在法國與瑞士邊境地下100米的深處。
2008年投入使用,2010年首次實現高能質子對撞,2012年成功發現希格斯玻色子,證明了標準模型缺失的最後一塊——希格斯玻色子的存在,進一步鞏固了標準模型的有效性和廣泛適用性。
在希格斯粒子被發現後,科學家們擬計劃建造更為強大的"希格斯工廠",以擁有更為乾淨的希格斯粒子來揭開宇宙的新秘密。
這就是今年CERN通過2020戰略的動力,目前世界上對此項目感興趣的還有中國的CEPC(環形正負電子對撞機)和日本的ILC(國際直線對撞機),在中國,科學界就是否現在建造超級對撞機展開了曠日持久的論戰,支持者是中科院高能物理所所長王貽芳,反對者是諾貝爾獎得主楊振寧。
兩個院士的據理力爭
中科院高能物理研究所所長王貽芳是建造超級對撞機的主要支持者,他支持的原因主要是以下幾點:
第一,希格斯粒子是粒子物理世界中最新的發現,是世界最前沿的新技術;
第二,我們有30年的北京正負電子對撞機的實操經驗,而超級對撞機正是我們會做的;
第三,可以幫助我們豐富對標準模型的認知,取得高溫超導等關鍵技術上的進步,這將會是跨越式的大發展,對我國科技水平的發展領先世界有不可估量的好處;
第四,關於經費方面,前期只需要360億元,並非1000億。
而楊振寧院士從自身豐富的東西方工作經驗及判斷裡來看,認為我國目前不適合建造超級對撞機,原因有以下幾方面:
第一, 高能物理有其它更加值得探索的方向,沒有必要死守於這一個點,超大對撞機的建設完全沒必要;
第二, 歐美對此項目是比我們更有經驗的,如果建造成功,那麼主導技術的百分之九十都不可能是中國人;
第三, CEPC短期內無法提高生產力,投入與產出不相稱,五十年內對人民生活沒有實在好處;
第四, 超級對撞機的經費投入實在太高,至少200億美元,而且後期維護費用比一年的工程支出還高,大型加速器甚至有可能中途擱淺,這是一個燒錢的無底洞,CEPC只能二期才會有學術價值,一期毫無回報;
兩位院士的觀點一個重未來成就,一個更注重目前的現實,都非常有道理,屬於學術之爭。
縱觀國際形勢,我們要想提高生產力,增強國家綜合實力,提升國際地位,那麼超級對撞機是我們必須要參與的一個項目,有反對意見反而更能敦促我們揚長避短精益求精地做事,相信以王貽芳院士為首的研究小組們是不會放棄CEPC的。
CEPC目前的進展情況
在國際高能物理領域,中國和歐洲及日本之間既有合作又有競爭,三方都有各自的優勢,誰能在這輪競速中勝出就看哪個國家對此項目支持更多了。
自2012年9月CEPC提出來到如今,經過研究所不斷的努力,CEPC的概念設計報告已經完成,2019年即將正式進入技術報告籌備階段,計劃在2022年完成CEPC的技術設計報告,並且爭取在"十四五"期間建設超級對撞機,到2030年左右就能投入實驗。
CEPC在籌集投入經費方面,中科院、科技部、國家自然科學基金委員會都有支持,同時CEPC項目有許多不同的關鍵問題,可以將他們分解下來,從不同渠道爭取經費支持。到目前為止,共籌得經費3-4億元。
CERN中提到的幾項重要技術如等離子加速技術,CEPC也有提及並且其方案設計已經通過國際評審,這項新技術目前世界上還沒有人做過,但相信經過中國科學家們孜孜不斷地鑽研,在不久的將來一定會成功。
CEPC在技術設計報告階段也已經取得了重要關鍵技術科研成果和技術瓶頸的突破。此外,王貽芳院士還認為CEPC應該積極與歐洲國家的高新技術人員展開合作,尋求技術支持,因為高能物理項目將來肯定會越做越大,過去的單打獨鬥方式不能適應快速發展的技術革新需求。
由以上可知這八年來,雖然CEPC項目建設遭遇了巨大爭議,尤其是像楊振寧院士這般德高望重的權威人士的反對所帶來的社會影響,未得到國家相關部門的全力支持。
但是以王貽芳院士為首的高能物理研究所的科學家們,始終初心不墜,積極努力,多方籌款募集資金,不但在科研上取得重大成果,使項目得以持續運行且得到國際認可。
而且也越來越得到國內民眾的支持,相信精誠所至金石為開,CEPC項目能克服重重困難順利建造和交付使用,為提高生產水平和增加人民幸福生活帶來巨大效益。