高能物理研究的國際合作

2020-11-26 中國科學院

圖為國際合作項目——「AMS01永磁體系統」在北京進行震動試驗。


中國科學院高能物理研究所研究員陳和生說,國際合作是高能物理研究的基本方式之一,目前高能物理所在以下方面通過國際合作取得了重要的進展。

粒子物理又稱高能物理,是研究物質的最小組元構成及其相互作用規律的最前沿學科,並在宇宙起源和進化、天體物理的研究中起著重要的作用。粒子物理實驗研究有力地推動了加速器技術的發展,並廣泛應用到許多領域,使之成為一項具有戰略意義的高技術產業。伴隨加速器技術發展起來的同步輻射、散裂中子源,自由電子雷射等給許多學科提供了最新的研究手段,使它們發生了深刻的變化。高能物理和加速器的發展還推動許多高技術的發展,如超導、真空、高性能計算、網絡等。粒子物理實驗是國際基礎科學研究的最前沿和知識創新的熱點之一。世界各發達國家都投入巨大的人力和物力開展粒子物理實驗。高能物理實驗裝置是典型的大科學工程,包括兩大類,即基於加速器的物理實驗和非基於加速器的物理實驗粒子物理實驗裝置是典型的大科學工程,規模巨大,大量地採用世界上最先進的高技術,具有投資高,投入大量的人力,建造周期長等特點。粒子物理實驗裝置對資金,技術和人力(數量和水平)的需求往往超過了世界上任何一個國家的能力,同時在可以預見的將來還沒有直接的應用前景,因此,國際合作是世界各國發展粒子物理實驗研究的基本方式。

國際合作推動了中國高能物理的發展。在這方面,鄧小平同志大力推動高能物理合作。在他的倡導下,1977年秋我國派出高能物理學家參加丁肇中實驗組的合作;1979年初籤訂中美高能合作協議。協議確定中科院和美國能源部進行中美高能物理年度會談,至今已經持續了24年,中國科學院周光召和路甬祥兩任院長都十分重視這項合作,曾親自率領中方代表團參會。

與美國和其他國家的合作還體現在北京正負電子對撞機的設計、建造和物理研究中。高能所能夠成為世界高能加速器研究中心之一,並以豐碩的物理成果在世界佔領了一席之地,是與世界各國高能物理學家的幫助和重大貢獻分不開的。目前BEPCII已經成為我國高能物理國際合作的重點。

現在,我國高能物理國際合作的方式已有較大改變。從最初的以人員交流為主,發展到大型的合作實驗。從早期國際高能物理界幫助我們建造北京正負電子對撞機,發展到我們參與美國和日本的B介子工廠、歐洲大型強子對撞機的建造並做出貢獻。從早期圍繞高能加速器的合作,擴展到今天的包括非加速器物理實驗、同步輻射應用、強流質子加速器等領域在內的多學科的合作。從早期僅與少數西歐科研機構的合作,擴展到今天與包括美國、歐洲和日本等各國的科研機構和大學在內的全方位深層次的合作,並建立了穩定的合作關係。

中國高能物理正是伴隨著廣泛的國際合作發展起來。通過國際合作,中國高能物理學家能夠參與國際高能物理前沿研究幾乎所有重要的實驗,對許多重大或重要的成果做出重要的貢獻,同時培養了人才,引進大量新技術,有力地推動了我國高技術的發展。

中國以相對較小的投入參與高能物理研究大科學工程國際合作,對推動我國高能物理研究的發展,並對高能物理研究的國際前沿發展做出貢獻,具有重要意義,被看作是中國高能物理發展的必由之路和大幅度提高國際科技合作的水平是實現知識創新目標,建立國際一流研究所的必要條件之一。我們必須在國際合作中提高顯示度,佔領一席之地,為原創性成果做出重要貢獻。

值得注意的是,我國仍然是一個發展中國家,儘管近年來,對國際合作的投入有較大的增加,但與發達國家相比,在可以預見的將來,對高能物理的投入仍然是十分有限的。我國高能物理研究的隊伍規模不大, 整體水平較低,缺乏高水平的人才;我國的工業基礎,特別是許多高技術仍然比較落後,制約了我們在國際合作中地位和作用。上述限制使我國在國際科技合作中的整體水平還不高,在多數國際合作中顯示度不高,僅在少數國際合作中能佔領一席之地。這與當前科教興國和知識創新的要求很不適應。隨著中國經濟的發展和對科學投入的增加,越來越多的國際合作邀請中國科學家參加,並要求中國分擔加速器和探測器的建造和運行費用,做出實質性的貢獻。

對國際合作規劃的問題,陳和生建議:

一要大力支持以國內的實驗裝置為基地進行實驗研究的國際合作,如:BEPC/BES 、羊八井宇宙線國際觀測站等。高能所正在建造的BEPCII將亮度提高兩個數量級,預期將能獲得許多重大粲物理成果。許多國外的科學家表現了強烈的興趣,有意參加合作。研究所希望國家有關部門進一步加強對這些項目及其國際合作的支持和規劃,如加大對國內這些實驗裝置上研究工作的支持力度。希望中國科學院能與有關國家的相關部門溝通,籤訂專門的合作協議,建立支持外國科學家來華工作的經費渠道和管理機制。只要能在國際科技合作中發揮自身的優勢並做出高水平的工作,不僅能夠吸引國外科學家的參與和投資,而且完全能夠在合作中起主導作用。

二是正確選擇國際合作項目以及我方承擔任務。集中有限的人力和財力,堅持「有所為,有所不為」的原則,慎重選擇項目,才可能在合作組中佔有一席之地,在前沿科學領域做出有顯示度的工作。目前的主要矛盾是與我們的隊伍和經費相比,攤子鋪得太多,難以做到有所不為。

三是國際合作項目審批和經費分配的決策必須科學化和民主化。必須避免出現小項目大評,而部分有國內外名人背景的大項目則出現不用評審或假評審的現象。有關學科都應建立一個固定任期的國際合作諮詢委員會,統一規劃和評審該學科的國際合作項目。評審項目時應考慮國際合作年度總經費的限制。經費超過一定限度要交由上一級的諮詢委員會決定。

四是加大對先進加速器技術及應用,同步輻射技術及應用和探測器技術研究國際合作及交流的支持。

五是考慮到複雜的國際局勢,特別是目前中美交流的困難,國際合作必須堅持多元化,不能過分集中到美國。

六是積極布署和支持「以我為主」的具有重大意義的國際前沿的中長期項目的前期研究,如從日本 JHF到北京的超長基線中微子振蕩實驗。

七是加大對在中國舉行的重要國際學術會議和講習班的支持。

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