楊振寧、丘成桐爭議中挺進的中國大型對撞機：將於2022年開工，王貽芳稱「希望最大限度地降低成本」

　　2018-11-24 15:13設計/PC/技術

　　北京時間 11 月 24 日，Nature 在其官網刊發了一篇與中國高能物理所（IHEP）所長王貽芳的訪談。全文並不算長，但卻涉及中國超大量子對撞機的最新進展、中國未來在全球高能物理界的位置等關鍵問題，也不禁讓人聯想起此前一次源於丘成桐、楊振寧的現象級科學大討論——中國到底應不應該建大型粒子對撞機。某種程度上，這一次的訪談可以被看做上一次討論的延續。

　　

　　圖丨 Nature 官網報道（來源：Nature）

　　IHEP 的物理學家正在設計世界上最大的粒子對撞機。Nature 認為，一旦建成，這個 100 公里長的設施將使得歐洲粒子物理實驗室在瑞士日內瓦附近建成的 27 公里長的大型強子對撞機（LHC）相形見絀，不僅如此，前者的成本只有 LHC 一半左右。這個價值上百億的圓形正負電子對撞機（Circular Electron–Positron Collider，以下簡稱 CEPC）正是王貽芳的心血結晶。

　　他從 2012 年大型強子對撞機發現希格斯玻色子以後就開始領導該項目。CEPC 是通過撞擊電子和它的反物質對應物——正電子——來生產希格斯玻色子。因為這些都是基本粒子，將其進行碰撞，就可以得到比 LHC 的質子-質子對撞更清晰的結果。所以若中國在 2030 年開放該設施，物理學家們就可以開始研究神秘的粒子和其衰變過程。

　　上周（2018 年 11 月 14 日），IHEP 發布了一份里程碑式的報告，概述了對撞機的藍圖。研發初期的資金來自於中國政府，但設計工作是由國際上的物理學家合作完成的，設計團隊希望獲得世界各地的資金支持。藍圖顯示，CEPC 將建設在地下 100 米深處的一個圓形場地中，並且安裝有兩個探測器，不過目前探測器的安裝位置還沒有確定。CEPC 使用年限為十年，電子-正電子對撞機隨後可升級為質子與質子之間的碰撞，能量峰值是 LHC 的七倍。

　　

　　圖丨王貽芳（來源：中國科學院）

　　王貽芳在訪談中也提到未來 CEPC 和 LHC 可能存在的競爭關係。「現在說這是一場比賽還為時過早。我認為提出不同的建議並徹底探討沒想建議的優缺點是好事。然後再由集體決定哪一個可行」，他說。

　　值得注意的是，儘管這一次的訪談並未涉及此前王貽芳、楊振寧、丘成桐等人對於中國是否應該在現階段建設超大對撞機的辯論，但王貽芳仍在採訪中表達了建設超大對撞機對於中國的意義和價值所在。

　　「我們希望對撞機帶來的影響是正面的，至少對中國來說。此外，我認為 CEPC 不會成為世界唯一的中心。從歷史上看，我們總是擁有許多粒子物理中心，儘管現在這樣的中心越來越少。不過，我真的希望我們不會成為唯一一個。」，他說。王貽芳還表示，（中國成為全球高能物理中心）這有助於中國對外開放，變得更加國際化，它也將為科學界帶來更多資源。

　　

　　圖丨項目的選址地點（來源：http://cepc.ihep.ac.cn）

　　中國超大對撞機上一次大範圍地出現在公眾視野也是此前的那場辯論，其可追溯到 2016 年早些時候。

　　2016 年 8 月初，著名華裔數學家、1982 年菲爾茲獎獲得者丘成桐在接受新華社採訪時，明確表示「希望在長城入海處建設下一代大型對撞機」。之後，丘成桐也撰文表達了對中國修建新一代大型對撞機的期待。

　　丘成桐給出的理由是：探索高能物理前沿，尋找超對稱粒子，吸引來自世界各地的一流科學家，將是中國「對國際科研、世界和平乃至人類文明的貢獻，也是對中國國際形象的提升」。

　　但著名物理學家、1957 年諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧則提出了截然不同的看法。同年 9 月，楊振寧發表長文表示了其反對意見，他認為，中國仍然是個發展中國家，大型對撞機可能會擠壓其他基礎學科的經費，而這樣的對撞機想要尋找的粒子，「包括我在內，認為超對稱粒子的存在只是一個猜想」。他估計，這個對撞機的造價可能需要 200 億美元（約 1350 億人民幣）。

　　兩位傳奇科學家的公開討論迅速引起了全國性關注，也有越來越多的中國科學家加入到其中的討論中，王貽芳便是其中一例，而他的立場是「挺撞」。在他撰寫的《中國今天應該建造大型對撞機》中，他表示，「楊先生是我尊敬的科學家，但我更尊重科學和理性」。

　　當時，王貽芳在文章中表示，在下一個五年計劃開建大型對撞機，是我們在高能物理領域領先國際的一個難得的機遇，而從數字看，基礎研究經費還有巨大的增長空間（大約每年 1000 億人民幣以上），不存在擠壓其他基礎科學研究經費的情況。

　　

　　圖丨王貽芳此前的文章（來源：中科院之聲）

　　我們不難看出，大型對撞機引發爭議直接原因是投資巨大，根據王貽芳的文章，第一階段的正負電子對撞機（CEPC）約在 2022-2030 年間，工程造價（不包括土地、「七通一平」等）約 400 億元。如果第一階段成功且有所發現，第二階段的質子對撞機（SPPC）將啟動，工程造價在 1000 億元以內，時間是在 2040-2050 年左右。幾百、上千億元量級的投資在中國的基礎研究項目中也是難以想象的，要知道，根據央廣網數據，世界最大的射電望遠鏡、位於貴州平塘的 500 米口徑球面射電望遠鏡（FAST）項目概算總投資 6.67 億元。

　　在最新的採訪中，王貽芳也表示，「從來沒有人建造過這麼大的機器，我們希望最大限度地降低成本。它的規格與過去世界上任何機器的規格都不同，我們需要證明它是合理的」。

　　除了成本討論以外，王貽芳也回應了對撞機國際諮詢委員會對該項目國際參與不足的問題。

　　他透露，受到國際夥伴的財政支出限制，國際參與上暫無重大進展：「他們都感興趣，但是他們需要得到相關的資助機構認可。他們正在等待中國政府對於是否為其提供資金的決定」。

　　

另外，王貽芳也提到，歐洲核子研究中心正在討論新的歐洲粒子物理戰略，美國也有類似的計劃。「我們希望兩者都能考慮 CEPC」，他說。

　　

　　圖丨 CEPC 的相關演示（來源：http://cepc.ihep.ac.cn%29/）

　　除了粒子對撞機以外，王貽芳還談到 IHEP 另一個值得期待的項目，包括東莞的散裂中子源正在良好運作，IHEP 還計劃在北京懷柔建造一個 1.4 公里長的光源，耗資 48 億人民幣。這是一種圓形電子加速器，可以產生同步輻射（一種強度極高的 X 射線）。這些對幾乎所有研究學科都很有用，包括材料、化學、生物學、環境科學、地質學和醫學。

　　「我們相信政府將在明年年初之前完成該項目的最終審批，之後我們就可以開始建設了。我們認為它將是世界領先的機器。大多數光源是從現有機器升級的，因此限制很大。我們可以使用最好的配置，最好的技術，而且沒有限制」，他說。

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　　參考：

　　https://www.nature.com/articles/d41586-018-07492-w