中新社北京八月二十日電(記者孫自法)國際未來加速器委員會二十日下午在北京宣布,在深入研究、反覆比較的基礎上,由世界各國高能物理學家組成的直線對撞機國際協調委員會在此間舉行的第三十二屆國際高能物理大會期間作出決定,選擇低溫超導結構作為下一代直線對撞機的技術方案。
確定了技術路線的未來大型正負電子直線對撞機建成後會是什麼樣子?它怎樣開展工作?能發揮什麼作用?主辦第三十二屆國際高能物理會議的中國科學院高能物理研究所向媒體提供相關資料,對此予以分析和解答——
未來大型正負電子直線對撞機將是一臺超高能量的正負電子對撞機,將建造在總長約三十公裡的地下隧道裡。它由兩臺大型直線加速器組成,對稱放置,分別將正負電子加速到兩千五百億電子伏特的能量,質心系能量達到五千億電子伏特。
直線加速器的末端安裝了最終聚焦裝置,把高能量正負電子束聚焦成截面垂直方向只有幾個納米的微小束團,進行對撞。在對撞點附近,安放由各種粒子探測器組成的大型譜儀,探測正負電子對撞後的「碎片」。長寬高尺寸為十多米的譜儀,總重量超過一萬噸,其功能相當於「顯微鏡」,可以把高能量正負電子束流對撞後產生的「碎片」——次級粒子的徑跡、能量、動量和電荷等參量很快地記錄下來。根據這些數據,科學家們就知道對撞後的產物,進而研究物質的微觀結構。
利用直線對撞機,科學家們可以探索一系列關於物質結構和宇宙最基本的問題,包括:標準模型預言的黑格斯粒子在哪裡?它的性質如何?是否存在尚未發現的新的對稱規則和新的物理定律?是否存在四維以外的更高維空間?自然界已知的四種力,即重力、電磁力、強相互作用(力)和弱相互作用(力),是否可以統一?為什麼只有六種夸克和六種輕子,為什麼它們分為三代?反物質在哪裡,正物質和反物質的不對稱究竟是如何在宇宙的歷史中形成的?暗物質到底是什麼?如何理解神秘宇宙的暗能量,它是如何構成的?等等。
據悉,中國科學家正在深入研究這些重大問題,並已參與到未來大型正負電子直線對撞機方案和關鍵技術的研究,今後還將積極參加這一環球科學工程的國際合作。