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中科院:中國(guó)要建其他國(guó)家從未建過(guò)的大型對(duì)撞機(jī)!(圖)

2017.05.22

▲規(guī)劃中的直線對(duì)撞機(jī)

中國(guó)的大型對(duì)撞機(jī)現(xiàn)在已處預(yù)研階段，項(xiàng)目組正在進(jìn)行全面論證，包括與企業(yè)溝通如何將那些從未制造過(guò)的對(duì)撞機(jī)零部件進(jìn)行批量生產(chǎn)。“我們要建一個(gè)其他國(guó)家從未建過(guò)的大型對(duì)撞機(jī)，絕對(duì)不會(huì)按照現(xiàn)在已有的模式建一個(gè)?！边@是中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)、中科院院士王貽芳在今天（17日）舉行的第五屆大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)物理（LHCP）國(guó)際研討會(huì)上透露的消息。

此次研討會(huì)首次在亞洲舉辦，由上海交通大學(xué)主辦，并由交大的楊海軍教授組織和主持。來(lái)自世界30多個(gè)國(guó)家、地區(qū)的400余名專家聚集在上海交大，討論粒子理論相關(guān)研究進(jìn)展、LHC對(duì)撞機(jī)運(yùn)行計(jì)劃、未來(lái)高能對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)景規(guī)劃等。

中科院院士，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙政國(guó)教授接受采訪時(shí)說(shuō)，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)用人類所能產(chǎn)生最高能量的粒子來(lái)探索前所未有的最小的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，代表了當(dāng)今國(guó)際物理學(xué)界的最前沿。

▲規(guī)劃中的歐洲環(huán)形對(duì)撞機(jī)

自然界最基本的三大科學(xué)問(wèn)題是物質(zhì)最基本組分和相互作用、宇宙起源與演化、生命起源與本質(zhì)。這三大問(wèn)題都有望通過(guò)粒子物理的研究來(lái)獲得答案。趙國(guó)政認(rèn)為，粒子物理作為基礎(chǔ)研究的前沿課題，最直接目的是為了探索和理解宇宙里所有物質(zhì)的基本秘密，某種程度上是滿足人類的好奇心。而從科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，這一基礎(chǔ)科學(xué)承載著揭秘自然界基本規(guī)律的偉大使命。

最直觀的例子就是，現(xiàn)代物理揭示，宇宙萬(wàn)物是由少數(shù)的基本物質(zhì)單元所組成，是由“物質(zhì)積木”搭建出來(lái)的。粒子物理學(xué)家想要通過(guò)高能量（高速度）的粒子對(duì)撞，從而把粒子撞碎，讓組成它們的物質(zhì)積木單元都暴露出來(lái)，供科學(xué)家來(lái)研究其各種性質(zhì)，希望由此不僅可以理解它們，更要能支配它們。

在研討會(huì)上，中國(guó)大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目也引起了全世界科學(xué)家的關(guān)注。按照規(guī)劃，我國(guó)將建設(shè)100公里周長(zhǎng)的環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)(CEPC, 又稱希格斯工廠) ，并且還將在這一基礎(chǔ)上建設(shè)質(zhì)子對(duì)撞機(jī)。王貽芳透露，我國(guó)的大型對(duì)撞機(jī)將于2020年完成預(yù)研，2028年完成建設(shè)，并于2028年到2038年開(kāi)始獲取數(shù)據(jù)，2038年到2045年將建設(shè)質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，并于2045年到2060年進(jìn)入數(shù)據(jù)獲取的階段。

他認(rèn)為，目前我國(guó)正處于建設(shè)對(duì)撞機(jī)的最好的時(shí)機(jī)。因?yàn)?，日本要到明年才將最終決定是否在仙臺(tái)地區(qū)建設(shè)直線加速器，隨后，預(yù)計(jì)預(yù)研時(shí)間也需要5到10年；原本領(lǐng)先的歐洲將升級(jí)LHC，直到2035年，因此不會(huì)建設(shè)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)或質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，而且美國(guó)和歐洲都在等待日本的決定，才能決定是否加入ILC的研究項(xiàng)目。而我國(guó)預(yù)研結(jié)束，2028年建設(shè)完畢，仍然還有一定的時(shí)間優(yōu)勢(shì)?！熬湍壳岸?，我們?cè)谡?fù)電子對(duì)撞機(jī)物理研究領(lǐng)域已經(jīng)有了30多年歷史，因此建設(shè)大型的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，并在這一基礎(chǔ)上建設(shè)質(zhì)子對(duì)撞機(jī)恰逢其時(shí)。”

他也坦言，這一面向未來(lái)50年的大科學(xué)裝置的規(guī)劃也有一定的風(fēng)險(xiǎn)，但是在目前可預(yù)見(jiàn)的范圍內(nèi)，并沒(méi)有無(wú)法克服的困難。即便有困難，大型對(duì)撞機(jī)所采用的技術(shù)集中了世界上相關(guān)領(lǐng)域的最佳，甚至挑戰(zhàn)目前已有技術(shù)的極限，這將極大地升級(jí)我國(guó)的科研水平和制造能力。

▲粒子物理對(duì)高科技的推動(dòng)力

以大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的加速器圓環(huán)上的超導(dǎo)磁鐵為例，因?yàn)樾枰獦O為強(qiáng)大的磁場(chǎng)來(lái)約束以接近于光速飛行的粒子，對(duì)超導(dǎo)磁鐵提出了極高的要求，從而推動(dòng)超導(dǎo)磁鐵的研究和大規(guī)模應(yīng)用。超導(dǎo)磁鐵現(xiàn)在就已越來(lái)越多地被運(yùn)用到最新的醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，甚至連萬(wàn)維網(wǎng)的誕生都只是粒子物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)副產(chǎn)品。因此，可以毫不夸張地說(shuō)，即使是基礎(chǔ)科學(xué)的副產(chǎn)品，也可能對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生翻天覆地的影響。

在為期5天的研討會(huì)上，美國(guó)知名的費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室學(xué)者就介紹了美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室大型對(duì)撞機(jī)Tevatron曾經(jīng)面臨的尷尬處境，希望以史為鑒，為將來(lái)大型高能對(duì)撞機(jī)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。而歐洲核子研究中心負(fù)責(zé)人則著重介紹了歐洲核子研究組織的研究現(xiàn)狀、近期取得的重要研究成果和未來(lái)研究計(jì)劃等。

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