欧洲砸2000亿人民币,研发超级对撞机,杨振宁曾极力反对
欧洲时间2020年6月19日,世界粒子物理中心——CERN(欧洲核子中心理事会)全票通过了未来粒子研究发展的《欧洲粒子物理2020战略》。
消息传回国内立即引发科学家第二轮热议,因为中国在粒子物理研究上有举足轻重的地位,2012年中国就已提出建设超级对撞机的构想,但遭到诺贝尔物理学奖获得者杨振宁院士的强烈反对。
这几年中国的CEPC(环形正负电子对撞机)项目筹备一直在进行中,国家高能物理研究所所长王贻芳院士为首的中国科学家们坚持不懈地落实规划,争取国家及各方投资,CERN公布的战略无疑拉开了和中国竞速研发的序幕。
这个投资2000亿人民币的项目为何在国内遭受巨大争议而举步维艰呢?杨振宁和王贻芳两位高能物理的权威人物之间的争论点又是什么?
什么是超级对撞机及其由来
20世纪后半叶,在量子力学领域,规范场论为粒子物理提供了一个统一的数学架构——标准模型,这个标准模型可以准确地预言所有实验室观察到的事实,应用十分广泛。这几十年里,物理学家们不断研究细节从而加深对宇宙粒子的了解,来丰满此标准模型。
那么如何产生足够的粒子供科学家们收集数据呢,大型对撞机便是由此而生,它是通过加速器将粒子加速到一定的能量状态再让它们发生碰撞,撞击产生的结果就是宝贵的第一手科学数据,可以帮助科学家们更好地研究物质世界的本质。
世界上第一台大型强子对撞机是由欧洲各国共同开发建设的,总长27千米,深埋在法国与瑞士边境地下100米的深处。
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2008年投入使用,2010年首次实现高能质子对撞,2012年成功发现希格斯玻色子,证明了标准模型缺失的最后一块——希格斯玻色子的存在,进一步巩固了标准模型的有效性和广泛适用性。
在希格斯粒子被发现后,科学家们拟计划建造更为强大的"希格斯工厂",以拥有更为干净的希格斯粒子来揭开宇宙的新秘密。
这就是今年CERN通过2020战略的动力,目前世界上对此项目感兴趣的还有中国的CEPC(环形正负电子对撞机)和日本的ILC(国际直线对撞机),在中国,科学界就是否现在建造超级对撞机展开了旷日持久的论战,支持者是中科院高能物理所所长王贻芳,反对者是诺贝尔奖得主杨振宁。
两个院士的据理力争
中科院高能物理研究所所长王贻芳是建造超级对撞机的主要支持者,他支持的原因主要是以下几点:
第一,希格斯粒子是粒子物理世界中最新的发现,是世界最前沿的新技术;
第二,我们有30年的北京正负电子对撞机的实操经验,而超级对撞机正是我们会做的;
第三,可以帮助我们丰富对标准模型的认知,取得高温超导等关键技术上的进步,这将会是跨越式的大发展,对我国科技水平的发展领先世界有不可估量的好处;
第四,关于经费方面,前期只需要360亿元,并非1000亿。
而杨振宁院士从自身丰富的东西方工作经验及判断里来看,认为我国目前不适合建造超级对撞机,原因有以下几方面:
第一, 高能物理有其它更加值得探索的方向,没有必要死守于这一个点,超大对撞机的建设完全没必要;
第二, 欧美对此项目是比我们更有经验的,如果建造成功,那么主导技术的百分之九十都不可能是中国人;
第三, CEPC短期内无法提高生产力,投入与产出不相称,五十年内对人民生活没有实在好处;
第四, 超级对撞机的经费投入实在太高,至少200亿美元,而且后期维护费用比一年的工程支出还高,大型加速器甚至有可能中途搁浅,这是一个烧钱的无底洞,CEPC只能二期才会有学术价值,一期毫无回报;
两位院士的观点一个重未来成就,一个更注重目前的现实,都非常有道理,属于学术之争。
纵观国际形势,我们要想提高生产力,增强国家综合实力,提升国际地位,那么超级对撞机是我们必须要参与的一个项目,有反对意见反而更能敦促我们扬长避短精益求精地做事,相信以王贻芳院士为首的研究小组们是不会放弃CEPC的。
CEPC目前的进展情况
在国际高能物理领域,中国和欧洲及日本之间既有合作又有竞争,三方都有各自的优势,谁能在这轮竞速中胜出就看哪个国家对此项目支持更多了。
自2012年9月CEPC提出来到如今,经过研究所不断的努力,CEPC的概念设计报告已经完成,2019年即将正式进入技术报告筹备阶段,计划在2022年完成CEPC的技术设计报告,并且争取在"十四五"期间建设超级对撞机,到2030年左右就能投入实验。
CEPC在筹集投入经费方面,中科院、科技部、国家自然科学基金委员会都有支持,同时CEPC项目有许多不同的关键问题,可以将他们分解下来,从不同渠道争取经费支持。到目前为止,共筹得经费3-4亿元。
CERN中提到的几项重要技术如等离子加速技术,CEPC也有提及并且其方案设计已经通过国际评审,这项新技术目前世界上还没有人做过,但相信经过中国科学家们孜孜不断地钻研,在不久的将来一定会成功。
CEPC在技术设计报告阶段也已经取得了重要关键技术科研成果和技术瓶颈的突破。此外,王贻芳院士还认为CEPC应该积极与欧洲国家的高新技术人员展开合作,寻求技术支持,因为高能物理项目将来肯定会越做越大,过去的单打独斗方式不能适应快速发展的技术革新需求。
由以上可知这八年来,虽然CEPC项目建设遭遇了巨大争议,尤其是像杨振宁院士这般德高望重的权威人士的反对所带来的社会影响,未得到国家相关部门的全力支持。
但是以王贻芳院士为首的高能物理研究所的科学家们,始终初心不坠,积极努力,多方筹款募集资金,不但在科研上取得重大成果,使项目得以持续运行且得到国际认可。
而且也越来越得到国内民众的支持,相信精诚所至金石为开,CEPC项目能克服重重困难顺利建造和交付使用,为提高生产水平和增加人民幸福生活带来巨大效益。
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