11月12日，中國“環(huán)形正負電子對撞機-超級質(zhì)子對撞機”(CEPC-SppC)項目發(fā)布最新進展,，據(jù)該項目牽頭單位中科院高能物理研究所介紹,，超級質(zhì)子-質(zhì)子對撞機(SppC)的概念設(shè)計報告將于今年年底完成，該報告將回答該對撞機要解決哪些問題,、如何建設(shè),、有何設(shè)計指標(biāo)、有多大難度等問題。 CEPC-SppC 項目的主要推動者、中國科學(xué)院院士,、中科院高能物理研究所所長王貽芳表示,，他們希望通過5年的努力，解決裝置動工前的關(guān)鍵問題,，爭取在“十四五”(2021-2025年)期間開建,。 說到大型粒子對撞機就不能不提到美國的超導(dǎo)超級對撞機（Superconducting Super Collider，簡稱 SSC）和歐洲的大型強子對撞機(Large Hadron Collider,，簡稱 LHC),。二戰(zhàn)結(jié)束后，在美國的推動下,，高能物理領(lǐng)域的研究進入了快速發(fā)展時代,。 實驗物理學(xué)家需要一個具有微觀宇宙功能的裝置來驗證自己的理論，而帶電粒子加速器就是高能物理研究的重要工具,，加速器也經(jīng)歷了從同步加速器到環(huán)形加速器再到對撞機的三次技術(shù)革命,，其質(zhì)心能量從MeV級到GeV級進而向TeV發(fā)展。 在粒子物理學(xué)中,，標(biāo)準(zhǔn)模型是一套描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質(zhì)的基本粒子的理論,，它是當(dāng)前人類對自然界的一個基本物理理論,。在二戰(zhàn)后二三十年的高能物理研究中，科學(xué)家已經(jīng)解決了電磁力,、強力和弱力是如何發(fā)揮和實現(xiàn)作用等問題,，剩下的難題就是找到希格斯玻色子，該粒子是物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型當(dāng)中最后一個待發(fā)現(xiàn)的粒子,。 而建立大型粒子對撞機的目的,，就是找到這個被稱為“上帝粒子”的物質(zhì)。但是,，大型粒子對撞機耗資巨大,，SSC 的設(shè)計在1986年的年底完成，它的預(yù)算造價為44億美元,，需要總統(tǒng)的批準(zhǔn),。 當(dāng)時承擔(dān)游說羅納德·里根總統(tǒng)重任的是物理學(xué)家利昂·萊德曼，他于1988年憑借發(fā)現(xiàn)μ中微子驗證輕子的二重態(tài)結(jié)構(gòu)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,，把希格斯玻色子成為上帝粒子也是他,。白宮當(dāng)時對 SSC 持反對意見，他們認為這個“天價”項目除了讓一伙物理學(xué)家高興之外,，取得不了什么成果,。 面對一片反對之聲,，萊德曼對里根動之以情曉之以理，他把探索未知粒子與美國當(dāng)年的西部大開發(fā)進行對比,，科學(xué)需要短時間沒有回報的開拓精神,。 或許是萊德曼的話打動了里根,，又或許是強烈的反對意見刺激了他,，在1987年的 SSC 聽證會上，里根念了美國作家杰克·倫敦在《人的職責(zé)是生活,，而不僅僅是生存》里的一段話,，“我寧愿自己的生命火花能以熊熊烈焰之勢燃燒殆盡，而不是在干枯腐爛中窒息而滅”,，SSC 項目獲得了批準(zhǔn),，建造地點選在了得克薩斯州的埃里斯縣。 然而,，SSC 最終還是沒能等到發(fā)現(xiàn)上帝粒子的那一天,，雖然它獲得了里根、布什和克林頓三屆總統(tǒng)的支持,，但還是在1993年被國會叫停,，停建時它已經(jīng)挖掘了大約23公里的隧道。 美國不得已只能將發(fā)現(xiàn)上帝粒子的接力棒傳到歐洲手里,，1994年,，由34個國家以及超過兩千位物理學(xué)家所屬的大學(xué)與實驗室所共同出資合作興建的 LHC 項目正式啟動，它的建造地點位于瑞士和法國交界的侏羅山地下100米,。 2008年9月，歷經(jīng)十年建設(shè),，趟過無數(shù)事故和磨難的 LHC 終于進行了初次測試,，中國的中科院高能物理研究所、中國科技大學(xué),、山東大學(xué)和南京大學(xué)等機構(gòu)也參與了之后的多項 LHC 試驗,。 2012年7月4日，歷時性的一天終于到來,，歐洲核子研究組織（CERN）宣布,，LHC 的緊湊渺子線圈（CMS）探測到了兩種極像希格斯玻色子的粒子。2013年3月14日,，CERN正式宣布,，先前探測到的新粒子是希格斯玻色子，物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型終于完成，基礎(chǔ)物理學(xué)的新時代開啟了,。 那么,，探索宇宙奧秘的接力棒現(xiàn)在傳到哪里了呢？2012年9月,，中國科學(xué)家提出建造下一代環(huán)形正負電子對撞機（CEPC）并適時改造為高能質(zhì)子對撞機（SppC）的方案,。 其中，CEPC 的主要科學(xué)目標(biāo)是利用質(zhì)心系能量250GeV附近的正負電子對撞產(chǎn)生大量的干凈希格斯粒子,，進而通過它深入研究電弱對稱性自發(fā)破缺機制和質(zhì)量起源等基本問題，尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理的線索,。 當(dāng) CEPC 運行若干年后，可以在同一隧道內(nèi)建設(shè)一臺50-100TeV的超級質(zhì)子-質(zhì)子對撞機(SppC),，能量超過現(xiàn)在歐洲大型強子對撞機（LHC）的7倍,。 SppC 的主要科學(xué)目標(biāo)是通過高能質(zhì)子對撞，尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新粒子和新物理現(xiàn)象,，理解宇宙中暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)等問題,。中國的超級對撞機也遇到了當(dāng)年 SSC 面臨的爭議，既有以菲爾茲獎得主,、著名科學(xué)家丘成桐所代表的支持方,，也有以諾貝爾物理學(xué)獎得主楊振寧代表的反對方。 作為普通人,，我們可能難以理解高能物理背后的高深理論,，但是作為無垠宇宙中的一粒微塵，向終極奧秘發(fā)起挑戰(zhàn),，大概是億萬年后證明我們曾經(jīng)存在的唯一證據(jù),。最后，讓我們重溫一下杰克·倫敦的話： I would rather be ashes than dust! I would rather that my spark should burn out in a brilliant blaze than it should be stifled by dry-rot. I would rather be a superb meteor,every atom of me in magnificent glow,than a sleepy and permanent planet. The function of man is to live,not to exist. I shall not waste my days trying to prolong them. I shall use my time. 譯：我寧愿是燃燒過后的灰燼也不愿為地上的灰塵! 我寧愿讓點點星火猛烈燃燒殆盡也不愿任其干腐,。 我寧愿做一閃而過的流星,，讓每一點碎片都擦出火光，也不愿做死寂 的恒星,。 人的職責(zé)是生活,而不是存在,。 我不會浪費時間試圖延長壽命。 但,，我會用盡生命中的每一秒,。 |
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