中国“超级对撞机”概念设计报告年底完成有望于“十四五”期间开始建设

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2018-07-0400:06:50
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中国“超级对撞机”概念设计报告年底完成有望于“十四五”期间开始建设,中国超级对撞机概念设计报告将于年底完成该对撞机国产化率将高于95%力争在“十四五”期间开建。

中国超级对撞机概念设计报告将于年底完成该对撞机国产化率将高于95%力争在“十四五”期间开建11月12日,中国“环形正负电子对撞机-超级质子对撞机”(CEPC-SppC)项目发布最新进展,据该项目牵头单位中科院高能物理研究所介绍,超级质子-质子对撞机(SppC)的概念设计报告将于今年年底完成,该报告将回答该对撞机要解决哪些问题、如何建设、有何设计指标、有多大难度等问题。CEPC-SppC 项目的主要推动者、中国科学院院士、中科院高能物理研究所所长王贻芳表示,他们希望通过5年的努力,解决装置动工前的关键问题,争取在“十四五”(2021-2025年)期间开建。说到大型粒子对撞机就不能不提到美国的超导超级对撞机(Superconducting Super Collider,简称 SSC)和欧洲的大型强子对撞机(Large Hadron Collider,简称 LHC)。二战结束后,在美国的推动下,高能物理领域的研究进入了快速发展时代。中国“超级对撞机”概念设计报告年底完成有望于“十四五”期间开始建设实验物理学家需要一个具有微观宇宙功能的装置来验证自己的理论,而带电粒子加速器就是高能物理研究的重要工具,加速器也经历了从同步加速器到环形加速器再到对撞机的三次技术革命,其质心能量从MeV级到GeV级进而向TeV发展。在粒子物理学中,标准模型是一套描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论,它是当前人类对自然界的一个基本物理理论。在二战后二三十年的高能物理研究中,科学家已经解决了电磁力、强力和弱力是如何发挥和实现作用等问题,剩下的难题就是找到希格斯玻色子,该粒子是物理学标准模型当中最后一个待发现的粒子。而建立大型粒子对撞机的目的,就是找到这个被称为“上帝粒子”的物质。但是,大型粒子对撞机耗资巨大,SSC 的设计在1986年的年底完成,它的预算造价为44亿美元,需要总统的批准。当时承担游说罗纳德·里根总统重任的是物理学家利昂·莱德曼,他于1988年凭借发现μ中微子验证轻子的二重态结构获得了诺贝尔物理学奖,把希格斯玻色子成为上帝粒子也是他。白宫当时对 SSC 持反对意见,他们认为这个“天价”项目除了让一伙物理学家高兴之外,取得不了什么成果。面对一片反对之声,莱德曼对里根动之以情晓之以理,他把探索未知粒子与美国当年的西部大开发进行对比,科学需要短时间没有回报的开拓精神。中国“超级对撞机”概念设计报告年底完成有望于“十四五”期间开始建设或许是莱德曼的话打动了里根,又或许是强烈的反对意见刺激了他,在1987年的 SSC 听证会上,里根念了美国作家杰克·伦敦在《人的职责是生活,而不仅仅是生存》里的一段话,“我宁愿自己的生命火花能以熊熊烈焰之势燃烧殆尽,而不是在干枯腐烂中窒息而灭”,SSC 项目获得了批准,建造地点选在了得克萨斯州的埃里斯县。然而,SSC 最终还是没能等到发现上帝粒子的那一天,虽然它获得了里根、布什和克林顿三届总统的支持,但还是在1993年被国会叫停,停建时它已经挖掘了大约23公里的隧道。美国不得已只能将发现上帝粒子的接力棒传到欧洲手里,1994年,由34个国家以及超过两千位物理学家所属的大学与实验室所共同出资合作兴建的 LHC 项目正式启动,它的建造地点位于瑞士和法国交界的侏罗山地下100米。中国“超级对撞机”概念设计报告年底完成有望于“十四五”期间开始建设2008年9月,历经十年建设,趟过无数事故和磨难的 LHC 终于进行了初次测试,中国的中科院高能物理研究所、中国科技大学、山东大学和南京大学等机构也参与了之后的多项 LHC 试验。2012年7月4日,历时性的一天终于到来,欧洲核子研究组织(CERN)宣布,LHC 的紧凑渺子线圈(CMS)探测到了两种极像希格斯玻色子的粒子。2013年3月14日,CERN正式宣布,先前探测到的新粒子是希格斯玻色子,物理学标准模型终于完成,基础物理学的新时代开启了。那么,探索宇宙奥秘的接力棒现在传到哪里了呢?2012年9月,中国科学家提出建造下一代环形正负电子对撞机(CEPC)并适时改造为高能质子对撞机(SppC)的方案。其中,CEPC 的主要科学目标是利用质心系能量250GeV附近的正负电子对撞产生大量的干净希格斯粒子,进而通过它深入研究电弱对称性自发破缺机制和质量起源等基本问题,寻找超出标准模型的新物理的线索。中国“超级对撞机”概念设计报告年底完成有望于“十四五”期间开始建设当 CEPC 运行若干年后,可以在同一隧道内建设一台50-100TeV的超级质子-质子对撞机(SppC),能量超过现在欧洲大型强子对撞机(LHC)的7倍。SppC 的主要科学目标是通过高能质子对撞,寻找超出标准模型的新粒子和新物理现象,理解宇宙中暗物质和暗能量的本质等问题。中国的超级对撞机也遇到了当年 SSC 面临的争议,既有以菲尔兹奖得主、著名科学家丘成桐所代表的支持方,也有以诺贝尔物理学奖得主杨振宁代表的反对方。中国“超级对撞机”概念设计报告年底完成有望于“十四五”期间开始建设作为普通人,我们可能难以理解高能物理背后的高深理论,但是作为无垠宇宙中的一粒微尘,向终极奥秘发起挑战,大概是亿万年后证明我们曾经存在的唯一证据。最后,让我们重温一下杰克·伦敦的话。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 fu我宁愿是燃烧过后的灰烬也不愿为地上的灰尘!
我宁愿让点点星火猛烈燃烧殆尽也不愿任其干腐。
我宁愿做一闪而过的流星,让每一点碎片都擦出火光,也不愿做死寂的恒星。
人的职责是生活,而不是存在。
我不会浪费时间试图延长寿命。
但,我会用尽生命中的每一秒。

The Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences

中国科学院高能物理研究所

中国科学院高能物理研究所于1950在中国成立,是一所高能物理研究机构,创始母机构为中国科学院。现任所长为王贻芳。

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