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「中國不應建大加速器」——葛墨林院士答記者問

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新鮮人 發表於 2019-6-6 04:41 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
  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。

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