“中国不应建大加速器”LinkCN

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本报记者 高 博

科学论争

中国应该建造一个大型的加速器吗?这个说法没有公认的答案。加速器利用电磁场来驱动带电粒子,以便它们积聚能量并正面碰撞以研究碎片产品以发现新粒子。从2015年开始,中国科学院高能物理研究所提议建立世界上最大的促进剂CEPC。两位物理学家王义芳和杨振宁分别支持和反对这一观点。

最近,中国科学院院士,南开大学物理学教授葛莫林告诉《科学技术日报》记者:他支持杨振宁,不赞成建造大型加速器。

问: 您为什么不同意建达加速器?

答:目前,高能物理的最大困难不是建造新的超高能加速器,而是没有突破标准模型的公认的可靠新理论,因此存在对预测的精确检验,即是的,不知道什么是全新的物理学。 。从上世纪中叶开始,量子场论(特别是规范场)和夸克模型逐渐发展为标准模型。实验发现,预测的渐进自由度,Z,W粒子等非常成功。此后,除了中微子理论和实验外,没有太多的理论创新。从1970年代到现在,尽管有人提出了除标准模型之外的许多理论,但没有一个理论比标准模型提出的物理学更为清晰。

迄今为止,高能物理的发展具有工程学的特征:从理论上讲,必须特别明确:要寻找什么?期望什么?否则,它是不值得的。

大型强子对撞机(LHC)绝对是在寻找希格斯粒子。在验证了希格斯粒子之后,大型强子对撞机的基本任务已经完成,留下了大量数据以继续进行分析和处理。但是它已经花费了数百亿欧元,我真的很想继续做下去,包括发展更高的能源。

受此鼓励,日本希望建立一个国际超高能线性对撞机中心(ILC)。但是日本政府刚刚宣布已削减该项目。原因很简单:我不知道要做什么物理学,它花费很多而且不值得。

问: 超弦理论不能被测试吗?

答:超弦理论在思维上具有启发性,但它缺乏实际的物理后果,并且没有提出很多可衡量的东西。我记得弗里曼·戴森(Freeman Dyson)(美国物理学家)15年前来到南开,并告诉我50年内无法测量事物。不要做有人提议建造一个大型加速器来测试早期宇宙的奇异之处。这是我无法理解的。

问: 一些意见指出,美国于当年拆除了超级加速器项目SSC,并将物理研究中心移至欧洲。你怎么看?

答:在现代,高能物理不再是物理的焦点,更不用说“中心”了。美国20多年前削减了南南合作,我认为这并不愚蠢。由美国支持的项目花费不多,但它们支持奇妙的构想,以智慧取胜并成为物理学发展的核心。已获得许多诺贝尔奖。大型强子对撞机花了这么多钱,只验证了希格斯几十年前写的两三篇文章,并获得了希格斯诺贝尔奖。

CEPC的成本,我听到的数字:一开始我提到了300亿元人民币。但是这个数字不包括基础设施。挖一条直径大而深的隧道,其单位成本要高于地铁,但是这个数目并不小。

美国为什么要填补南南合作中已经挖出来的部分空洞,因为它害怕增加捕鱼量-“这笔钱已经花掉了,如果不继续花钱,那就行不通了。”当时,它已经投资了20亿美元,并被彻底解散。这是正确的。另一方面,美国后来在他们大力支持的领域中获得了很多利益。

有报道称,一些外国学者积极支持CEPC。我建议他们首先应说服其政府对该计划进行投资。

问: CEPC的支持者指出,没有深不可测的资金缺口。原因之一是国内关键技术相对成熟,人才工程经验丰富。

答:我们的技术和人力资源仍然是欧洲无法比拟的。例如,加速器的核心技术是强磁场。由于欧洲拥有磁场技术,因此可以建造大型强子对撞机。我的理解是,中国的超导磁场技术无法产生用于此类加速器的强磁场,甚至无法准确测量该强磁场。产生CEPC所需的强磁场并不容易,并且需要理论和材料上的突破。

我国在单回路和双回路对撞机分支机构中有一些人才,这远远超出了大型强子对撞机的要求。在LHC工作的大多数人都是数据分析人才。中微子实验也离这个目标还很远。

问: 通过CEPC推动关键技术突破也是有益的,对吗?

答:加速器不是驱动技术突破,而是使用现有技术。我认为,如果该国认为强磁场技术很有用,那么就不需要在强磁场领域涉及高能物理学。

该国有许多紧急需要做的事情。核废料处理需要建造加速器;散裂中子源已被列为世界四大实验室之一,其后续工作需要强有力的支持来测量涡轮叶片材料。另一个例子是各种光源;另一个例子是我国半导体器件的落后,这是由于基础知识太差所致。但是现在,我国的物理研究所拥有下一代MRAM(磁阻存储器)设备的专利。如果技术转让成功,那么它可能会从根本上改变整个行业的面貌,但是我还没有看到有人呼吁在这个关键方向上进行投资。

问: 在没有建造大型加速器的情况下,我们如何发现高能区域的物理学?

答:探测宇宙射线。在发现高能粒子的历史中,宇宙射线发挥了重要作用。

王干昌先生在1990年代告诉我,几乎不可能通过加速器找到TeV级粒子。但是,TeV级宇宙射线尽管原因尚不清楚,但总会到来。我们需要在不花费大量金钱的情况下发展宇宙射线,并且通过耐心地积累数据,我们将在一定程度上做出重要的发现。

我同意王先生的观点。遗憾的是,我国对宇宙射线没有给予足够的重视,因为加速器可以在三到五年内产生结果,并且宇宙射线可能会积聚十年或更长时间。

问: 检测宇宙射线更有希望。有任何证据吗?

答:例如,中国科学院于2015年底发射升空的“武功”卫星最近发现了约1.4 TeV的突出信号,这可能是新粒子的信号。像“武功”这样的探测项目需要花费数亿美元,而且还携带着不止一种类型的探测器。

早些时候,美国在南极洲的气球上花费超过1000万美元。中国学者通过数据分析发现了高能粒子的迹象,这些迹象以前没有发现,尽管误差相对较大。受此启发,欧美后来证实有数据出现。有人猜测这可能会破坏标准模型。这可能是对王干昌先生的远见卓识的支持。

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