继希格斯玻色子被发现以后,粒子物理在理解基本粒子的相互作用方面取得了一个又一个里程碑式的成果。如今,对于标准模型来说不可或缺的粒子都被找到了。但是粒子物理学距离完美还去之甚远。 时至今日,我们还无法解释宇宙中质量比重相当大(大约21%)的暗物质做出解释,而这些暗物质的性质与标准模型中的已知粒子(宇宙质量比重约4%)完全不同。因此,用标准模型或者标准模型的简单扩展版来解释暗物质的性质很可能是行不通的。 目前已经有不少新理论被提出,其中接受度最高的是所谓的超对称理论(Supersymmetry ,缩写为SUSY)。根据超对称理论与标准模型“自然结合”后的计算结果,不少超对称新粒子的质量在1万亿电子伏特,欧洲LHC的能量上限刚刚可以达到这个范围。 然而,超对称理论和标准模型的结合方式很可能并非“自然”,在这种情况下这些新粒子的质量将远远超过1万亿电子伏特,LHC对此鞭长莫及。 因此,新建的30万亿、甚至是60万亿电子伏特的粒子对撞机将大大拓宽科学家们的搜索范围。造这么一个对撞机需要周长大约为50公里的粒子加速轨道,同时配以一个类似LHC的低磁场(约8.5特斯拉),或者一个高磁场(约20特斯拉)。而中国计划建造的大型粒子对撞机的性能甚至可能超过以上的数据。 由于高能物理目前的探索进入的是一片完全未知的领域,atv直播,建成后的大型粒子对撞机并不能保证新粒子的发现,但无论如何,我认为这笔投资将是利大于弊的,原因如下。 关于建造费用 100亿美元无论怎么说都是一笔巨款。但如若考虑到整个投资过程将长达19年(2021-2040),这么一来投资量就变成了约5300万美元一年。 如果我没有弄错的话,德国一年在高能粒子物理研究上的投入也将近这个数字(包括了在CERN、DESY(德国电子加速器)以及各大学的投入)。因此我个人的感觉是,5300万美元对于一个蓬勃发展中的中国来说,算不上是一个“沉重”的负担。 关于建造方式本身 如果中国准备将大型粒子对撞机变成一个纯粹的“国家项目”,那么我可能会和杨振宁教授一样,持反对意见,因为这么做达不到提升中国整体研发实力的目的。 我个人,认为中国的大型粒子对撞机项目应该成为一个国际项目,让更多的国家和更多的科学家参与其中。这将有利于中国引入各种先进技术,比如如何建造大型超导强磁场、如何建造高精度粒子探测器、如何搭建高性能计算系统以完成高仿真度的高能粒子对撞模拟,等等。 这一切只有当大型粒子对撞机变成一个国际项目时才有可能,所有参与国将投资参与到建筑物、加速轨道和探测器的建设中,而中国将从这些投资中获得回报,如同LHC项目中收益的欧洲、美国和其他参与国一样。 关于LHC项目中的投资回报情况,以下两篇科技文献做了比较详细的研究: https://arxiv.org/abs/1507.05638 https://arxiv.org/abs/1511.05477
加州理工学院物理系 Harvey Newman教授 自然界的奥秘只有通过实验来完成,大型粒子对撞机提供了这种直接看到结果的方式。 在我看来,中国规划的大型粒子对撞机将是高能物理研究的又一里程碑,它将打开一扇观察微观世界的窗口,以便于人类更好地理解构成宇宙的最基本物质,自然界的各种作用力,甚至去了解宇宙的最初形态。 借助这一项目,中国的高能物理研究水平将一举跃居世界前列。 同之前建造的各类对撞机相比,中国的大型对撞机可以达到前所未有的能级范围。在希格斯玻色子发现之后,高能物理学界(包括我在内)已经迫不及待地要揭开微观世界的更多秘密,建立超越“标准模型”(Standard Model)的新理论。 然而,真实的世界要比任何的理论模型“狡猾”(subtle)得多,科学家们需要新一代的的大型粒子对撞机通过实验来直接验证理论结果。因此,现在正是建造新一代大型粒子对撞机的大好时机,中国不应当错过这个机会。 慕尼黑大学物理系 Ferenc Krausz教授 10亿美金以上的仪器应该通过国际合作共同投资完成。 (责任编辑:本港台直播) |