「中國不應建大加速器」——葛墨林院士答記者問

　　2019年06月05日 09:33 　　來源：科技日報

　　中國應不應該建大加速器？這一爭論尚無公認答案。加速器即用電磁場驅動帶電粒子，使之累積能量后迎頭對撞，研究碎片產物，以尋找新的粒子。2015年開始，中科院高能物理所提出建立世界最大的加速器CEPC。兩位物理學家王貽芳和楊振寧分別支持和反對這一設想。

　　最近，中科院院士、南開大學物理學教授葛墨林對科技日報記者表示：他支持楊振寧，不贊同建設大加速器。

　　問：您為什麼不同意建大加速器？

　　答：現在高能物理學的最大困難還不在於造超高能新的加速器，而是沒有公認突破標準模型的可靠新理論，從而有確切檢驗的預言，也就是說，根本不知道做什麼嶄新的物理。上世紀中期開始，量子場論（尤其規範場）和夸克模型逐漸發展起標準模型，實驗發現預言的漸進自由、Z、W粒子等，是很大成功。其後，除了中微子理論、實驗外，就沒有太大理論創新。1970年代到現在，雖然有人提出很多超越標準模型的理論，但沒有哪個像標準模型提出的物理那麼清楚。

　　高能物理髮展到現在，具有工程特點：理論上一定要特別清楚：要找什麼？預計是什麼樣子？否則不值得投錢。

　　

　　大型強子對撞機（LHC）就明確要找希格斯粒子。驗證希格斯粒子后，LHC基本任務完成，遺留大量數據繼續分析處理。但它已經花了上百億歐元，很想繼續做下去，包括向更高能量發展。

　　受其鼓舞，日本想建國際超高能直線對撞機中心（ILC）。但日本政府剛宣布砍掉了這個項目。原因很簡單：不知道做什麼物理，花費巨大，不值得。

　　問：超弦理論不能去測嗎？

　　答：超弦理論在思維上有啟發，但它缺乏實際物理後果，沒提出很多可測的東西。我記得，弗里曼·戴森（美國物理學家）15年前來南開，跟我說過，50年之內根本不可能去測量的東西，不要去搞。有人提出造大加速器去檢驗宇宙初期的奇點，這是我無法理解的。

　　問：有意見指出，美國當年下馬超級加速器項目SSC，使物理研究中心轉移到了歐洲。您怎麼看？

　　答：在當代，高能物理已不是物理關注的重點，更談不上「中心」。美國20多年前砍掉了SSC，我認為不是傻。美國支持的項目花錢不多，但支持奇思妙想，巧中取勝，切中物理髮展的核心，也出了很多諾貝爾獎。LHC花了那麼多錢，也只是驗證了Higgs幾十年前寫的兩三篇文章，為Higgs拿了一個諾獎。

　　CEPC的造價，我聽到的數字：一開始提的是300億元。但這個數字不包括基建。挖那樣大直徑、那樣深的一個隧道，單位成本高過地鐵，可想這筆數目小不了。

　　當初美國為什麼把SSC已經挖好的一部分洞都填上，就是怕不斷加碼釣魚——「錢已經花了，不繼續花也不行。」當時已投入20億美元，斷然下馬，這是正確的。另一方面，後來美國在他們大力支持的領域，收穫極大。

　　有報道稱一些國外學者積極支持CEPC，我建議他們首先應當說服他們的政府出資加入這個方案。

　　問：CEPC的支持者指出不存在資金無底洞，一個理由是國內關鍵技術比較成熟，而且人員項目經驗豐富。

　　答：我們的技術和人才實力，與歐洲還無法相比。比如加速器的核心技術是強磁場，LHC能建成，因為歐洲有磁場技術。而我的了解是，中國的超導磁場技術做不出用於這種加速器的強磁場，甚至連準確測量強磁場也做不到。造出CEPC需要的強磁場，還需要有理論上、材料的突破，並不容易。

　　

　　我國在單、雙環對撞機分支有些人才，距LHC要求甚遠。而在LHC工作的多為數據分析人才。中微子實驗離此目標也甚遠。

　　問：通過CEPC帶動關鍵技術突破，這也是一種效益吧？

　　答：與其說加速器帶動技術突破，不如說它是將現有的技術用上。我認為，如果國家覺得強磁場技術有用，那就給強磁場課題，沒必要扯上高能物理。

　　現在國家急需做的事很多。核廢料處理需要造加速器；散裂中子源已列世界四大實驗室之一，其後續需大力支持，才能測量輪機葉片材料；再如各種光源；再如我國半導體器件落後，源於基礎太差。但現在，我國物理所已有MRAM（磁阻內存）下一代器件的專利，如果技術轉移成功，將可能根本改變行業面貌，但我沒看到有人呼籲向這個關鍵方向投資。

　　問：不建大加速器的話，我們靠什麼發現高能量區的物理？

　　答：探測宇宙射線。高能粒子發現歷史上，宇宙射線起了很大作用。

　　

　　王淦昌先生在1990年代跟我說過，靠加速器要發現TeV級的粒子，幾乎不可能。但是TeV級的宇宙射線，雖然不知道原因，總是會來的。我們要發展宇宙射線，花錢不多，耐心積攢數據，到一定程度就有重要發現。

　　我同意王先生的觀點。可惜我們國家對宇宙射線不夠重視，因為加速器三、五年能做出來成果，而宇宙射線或許要積累十年甚至更長時間。

　　問：探測宇宙射線更有前途，這有什麼證據嗎？

　　答：比如中科院2015年年底上天的「悟空」衛星，不久前發現一個1.4TeV左右的突起信號，可能是新粒子的跡象。「悟空」這樣的探測項目也就花幾個億，還搭載不止一種探測器。

　　在此前，美國花1000多萬美元在南極放氣球，我國學者通過數據分析發現了以前沒發現的高能粒子的跡象，雖然誤差比較大；受此啟發，歐洲、美國後來也證實有數據突起。有人猜它可能會突破標準模型。這可能是對王淦昌先生預見的支持吧。