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Military版 - 【中国日报】后BEPC时代 中国高能物理何去何从
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【中国日报】后BEPC时代 中国高能物理何去何从
文章来源: 高能所 | 发布时间:2015-11-18 | 【打印】 【关闭】 | 浏览:
中国日报2015年11月18日电(记者 程盈琪)从万维网到iPad使用的触屏技术,从X
光诊断技术到Linux电脑系统,这些日常生活中广泛使用的技术全都来自于一个最“不
接地气”的学科:粒子物理学。
随着中国已经服役了25年的粒子对撞机在几年内即将退役,中国的高能物理学家们
也勾绘未来宏大的蓝图:他们希望把世界高能物理学的中心从欧洲移到中国来。
“高能物理学的特点就是,哪里有最先进的仪器,全世界的科学家就会集中在哪里
,” 中国科学院高能物理研究所所长王贻芳在接受中国日报专访时表示。近日,王贻
芳及其团队完成了环形正负电子对撞机(CEPC)和超级质子对撞机(SPPC)的初步概念
设计,这两台机器将是对目前世界上最大的机器—欧洲核子中心的大型强子对撞机(
LHC)的全面升级。
“上世纪90年代,LHC项目开始的时候,中国的高能物理学界还没有积累足够的人
力物力和欧洲核子中心(CERN)进行大规模的合作,” 王贻芳告诉记者。2012年7月,
CERN宣布成功捕捉到了被称为“上帝粒子”的希格斯粒子,这是物理学界几十年未有
的重大突破,而中国对这一发现的贡献却有限。
事实上,从2005年开始,中国的科学家们就开始为中国高能物理的未来进行筹划。
“我们一次又一次地讨论,北京正负电子对撞机(BEPC)退役以后,我们的未来将是什
么样的,” 王贻芳说。
BEPC:未实现的梦想
上世纪70年代,当欧洲人开始提出大型正负电子对撞机(LEP,完成任务后被改成
LHC)的概念时,中国也想建造一台属于自己的大型加速器。开始,中国科学家设计了
一个50GeV的方案,后来的事实证明,这一方案“大大高估了当时我国的经济实力”,
参与BEPC设计及施工的中国科学院高能物理研究所研究员张闯告诉记者。
在科研经费拮据的情况下,1980年,邓小平亲自批准,拨款2.4亿元建造了北京正
负电子对撞机(BEPC)。由于预算有限,BEPC的加速周长仅有240米,能量2.3GeV,仅
相当于LEP的1/50。2004至2009年,国家投资6.4亿元对BEPC进行重大改造工程,改造工
程完成后,每年拨款9 千万元用于BEPC的运行和维护。BEPC在较低能量级别的粲夸克和
τ轻子物理方面发展出了具有特色的研究领域,吸引了世界各地数以百计的高能物理学
家来到BEPC进行研究。但是,受到能量的限制,BEPC并无法用于探索希格斯粒子等更加
前沿的领域。
后BEPC时代:做梦想的追逐者
尽管BEPC能达到的能量有限,它却为我国培养了一批优秀的高能物理学家,其中很
多人又通过在如LHC等国际大型项目上的工作经验,丰富了自己的经历。“到2020年,
BEPC的科学目标就基本完成了,届时在BEPC工作的一大批科学家就可以投身于新的项目
中,” 王贻芳说。
这次预研的项目包括两个阶段:项目一期的目标是建成一个50-100公里周长的环形
正负电子对撞机CEPC,能够大量产生希格斯粒子,第二阶段是要将CEPC改建成一个能量
级别高达LHC八倍的超级质子对撞机。资料显示,LHC的建成花了10年时间,耗资数十亿
美金。对于CEPC的造价,王贻芳预计将不会超出LHC。同时,由于LHC有约20%的资金来
自欧洲以外的国家,王贻芳认为,我国也应该采取国际合作的方式,为CEPC项目争取30
%左右的国际资金支持。除此之外,在技术方面,该项目也将获得国际科学界的一致支
持,普林斯顿高等研究院的Nima Arkani Hamed告诉记者。
高能物理有什么用?
既然高能物理研究如此耗资巨大,为何世界各国的政府会纷纷通过预算,投资这些
“大玩具”呢?难道仅仅是为了满足对宇宙起源的好奇心,或者是想得上几个诺贝尔奖
吗?事实上,高能物理研究的“副产品”对于提高一个国家的工业制造能力、改善国计
民生是至关重要的。
“高能物理研究的是我们并不了解的那些粒子的性质,因此我们在研究的时候完全
没有现成的工具可用。所以,高能物理的进步,依靠研究人员从零开始设计和建造研究
的工具、仪器,” 王贻芳说。在这个从零开始的过程中,产生了不少意外惊喜。
万维网的发现就是一个粒子。1989年,英国科学家Tim Berbers-Lee在为CERN工作
的时候,为了让在CERN工作的不同国家的人能够更方便地传输数据而发明了万维网。对
中国而言,建造BEPC的过程也大大提高了我国在微波元器件和雷达系统技术方面的工业
水平。
美国西北大学的Heidi Schellman教授曾经做过一个比喻:一个人突然想去攀登珠
穆朗玛峰,这件事本身确实不会直接对其他人的生活产生影响。但是,抓绒衣和防水材
料一开始却是为专业的登山者发明,并逐渐降低价格而被广泛使用的。
激烈的国际竞争
尽管大型科学仪器能带来种种的好处,其昂贵的花费并不是所有国家都能负担的。
上世纪70年代末,美国几乎和LHC同时地启动了一个更为野心勃勃的项目:在德克萨斯
州建一个加速周长87公里的超级超导对撞机(SSC)。项目一开始就因其高达80亿美金
的预算而饱受诟病。1993年,一个当地非营利组织发表了对该项目的审计报告,称项目
过于昂贵且管理混乱。同年,美国国会叫停了SSC项目,截至那时,该项目已经花费了
20亿美元。
“SSC的叫停对于美国的高能物理学界来说简直是个灾难。就在一夜之间,我们把
一个自己领先了几十年的领域拱手让给了欧洲,” ,普林斯顿高等研究院的Nima说。
不仅如此,自那以后美国的整个科学界都发生了一些变化。“我们本以为SSC的钱会被
放到另一些大项目上,但是这样的事情并没有发生。相反,叫停了SSC,美国的科学家
再也不认为这里能做成什么大项目了,所有人在谈及未来时,都变得畏首畏尾,”Nima
说。
现在,美国没有完成的宏大计划又有了新的尝试者,而且不止一个。据悉,目前
CERN也在制定一个与中国类似的新一代加速器的计划,而日本则早就开始了需要更高技
术、造价更为昂贵的直线加速器的设计。“不管竞争如何激烈,全世界只可能有一台
100TeV对撞机,最终的胜负取决于谁的设计是最好的,谁能得到经费,”王贻芳说
Nima认为中国在这轮竞争中很有优势,他说,“不管新一代加速器建在哪里,研发
和建造它都需要一大批新鲜血液的投入。而中国有充足的人才资源,只需进一步雕琢,
他们就能让这个梦想成真。”此外,他认为中国的经济实力增强,以及中国提高基础科
研实力的愿望非常重要。“没有哪个领域象高能物理这样,全世界的研究人员都会跟着
最先进的设备走,设备本身就是一个独立的单元,它对谁居于学科的领导地位起着决定
性作用。”
http://www.ihep.cas.cn/xwdt/cmsm/2015/201511/t20151118_4469521.html
e****l
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没有鸟用的科研项目的唯一的救命稻草就是:你永远不知道,在实现一个大的科学项目
过程中,会有哪些有意义的技术性的副产品,这些副产品往往会对国防科技提升有很大
的帮助。
玄之又玄,众妙之门啊。注意了,这些大项目本身即便实现了,也是没有什么卵用的。
有用的部分仅存于副产品中,而到底有没有副产品,副产品有没有用,是不确定的,只
是可能有用。为了一些可能会可能不会出现美好的副产品的假说,应该做大规模的投入
吗?这种写proposal时忽悠经费的伎俩,md谁信谁sb。
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所以,高能物理的进步,依靠研究人员从零开始设计和建造研究的工具、仪器
肯定不是从零开始,而且就怕拿这么多钱,大部分都是进口的设备
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