什么是大型对撞机?花费千亿人民币,杨振宁曾
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摘要:3月23日,中科院高能物理所所长王贻芳院士在演讲中谈到,中国正负电子对撞机预计前期造价360亿元,“激进计划”为2022年建设,在2030年完成,该消息又一次引发了民众对大型对撞机

3月23日,中科院高能物理所所长王贻芳院士在演讲中谈到,中国正负电子对撞机预计前期造价360亿元,“激进计划”为2022年建设,在2030年完成,该消息又一次引发了民众对大型对撞机的兴趣。

量子菌今天带您来梳理一下,什么是对撞机?中国现在是否应该建造大型对撞机?

01 什么是粒子加速器和对撞机

原子内部就是一个黑盒子,就像小孩子常常好奇钟表里有什么,就要把它拆开一样,科学家们也是从对原子的轰击,开始了解原子和核内更深层次的物质结构。卢瑟福最早使用阿尔法粒子束流轰击金箔,从而建立起了原子的核式模型。

当人类进入原子时代以后,从夸克结构到宇宙的起源,都需要新的研究和实验工具。想要了解粒子的微观结构,首先要先把它轰击成碎片,轰击的能量越大越好,这时使用的“炮弹”就是高能粒子束流,而发射高能粒子束流的装置就是加速器。

随着对夸克层次的轰击,需要粒子束的能量越来越高,人们只能建立规模越来越大的粒子加速器,一开始,利用加速器把高能粒子束流直接轰击静止的靶子上。

后来随着各种精密控制和计算机技术的发展,高能物理学家们发现将两束高速粒子流直接对撞,可以产生更高的能量。这样加速器就进化成了对撞机。在1988年10月,我国建造的北京正负电子对撞机(BEPC)就首次实现了正负电子对撞。

02 上帝粒子的发现与我国对超级大型对撞机的渴望

2012年7月,欧洲核子研究中心(CERN)发现了被称为“上帝粒子”的希格斯粒子,它是标准模型中最后一个未被发现的粒子。

CERN的工作使得“标准模型”中预言的所有粒子全部到位,震动了物理学界。2013年10月,当年的诺贝尔物理学奖颁给了对希格斯玻色子的理论预言。

希格斯玻色子的发现使得高能物理的发展出现了新的热潮,希格斯粒子回答了基本粒子质量起源等一系列重要的问题,但也给物理学家们留下了更多的新问题。

中国科学家当然希望抓住这个高能物理发展的节点,通过建造大型环形正负电子对撞机(CEPC),作为北京正负电子对撞机的下一代高能加速器,从而实现中国在高能物理领域研究的赶超和领先,实现诺贝尔物理学奖的突破。

03 争议中的中国超级对撞机

但此类项目规模巨大,其建造和运行的费用将在千亿人民币的级别。即使是很多大国也很难独自承担,例如美国就取消了其超级对撞机计划,白白浪费了30亿美元。其中重要的考量就是超级对撞机的科学意义,预期目标和科技转化,是否与所需的花费和人力相当。

杨振宁院士

2016年,杨振宁,丘成桐,王怡芳等人就对撞机是否应该立项问题展开了争论。反对方主要由诺贝尔物理学奖得主杨振宁先生。

杨振宁认为该项目耗资太大,性价比不高,甚至是一个无底洞。而且中国目前还有更亟待解决的环保,教育和医药健康问题。建造大型对撞机需要的上千亿的投资必然会挤压其他基础科学的经费,例如生命科学,凝聚态物理等领域。

丘成桐

支持方主要以菲尔兹奖得主数学家丘成桐和高能物理所所长王贻芳院士,他们认为中国今天就应该建造大型对撞机,该项目科学意义重大,对认识微观物质结构有重要意义。

王贻芳院士认为中国对大科学工程建设有其优越性,第一阶段正负电子对撞机(CEPC)的建设经费约400亿美元,而第二阶段的质子对撞机造价在1000亿元。王院士认为,中国经济仍在高速发展期,既有科学需求也有建设能力。

04 争议中的项目推进

至今,对于大型对撞机需不需要现在上马的问题,从学界到民间一直争论不止。高能物理所也一直在争议中推进,在2018年11月发布了CEPC加速器和探测器的可行性设计方案,但目前国家还没有明确的立项消息。

CEPC《概念设计报告》国际评审委员会成员合影

最后,量子菌想说的是,科学本质上都来自于人们的好奇心,也许高能物理研究的成就,目前对我们现在生活并没有什么帮助,需要花费我们每个纳税人上千亿,但这类大型科学项目还是值得上马的,但需要专家们考虑清楚建设的时间节点。有些钱还是要花的,毕竟我们的目标是星辰大海。

作者:admin 来源:未知 发布于2019-03-27 11:00
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