科学家计划建造新型对撞机取代大型强子对撞机

据报道,一支由英国、俄罗斯、日本、瑞士和美国等国家科学家组成的国际研究团队近期在慎重评估欧洲大型强子对撞机的实用性,并有意用一种新型对撞机来取代现有的大型强子对撞机。不过,这种新型升级版本的对撞机现在已经存在,那就是大型正负电子     

话说大型强子对撞机

9月10日,欧洲核子研究中心大型强子对撞机启动。公众从各种媒体得知,这座世界最大的粒子对撞机,将模拟宇宙大爆炸早期的情景。人们问:"什么是强子?""什么是对撞机?""强子对撞机与宇宙大爆炸何干?"为了回答这些问题,我们从热大爆炸宇宙学说起。     

俄罗斯NICA大科学项目初探

2011年,俄罗斯提出要主导建设一批大科学项目,NICA (基于超导重离子加速器的离子对撞机装置)项目是其中之一。自启动以来,NICA项目进展顺利,形成独具特色的组织实施模式和特点。另外,我国提出要"积极提出并牵头组织国际大科学计划和大科学工程",俄罗斯NICA项目积累的经验可为我国提供一定的借鉴。     

LHC大型强子对撞机 探索宇宙形成的真实轨迹

2007年,欧洲核子研究中心(CERN)将全面启动大型强子对撞机(LHC)计划。2月28日,对撞机的重要组成部分——粒子探测器中最大的超导磁体(CMS)安装完毕,使得这项历时漫长、耗资巨大的科研计划又迈进了一步。2007年11月,LHC将首次对撞粒子束。LHC是全世界最强的粒子研究工具,该项目耗资80亿美元,历时10年之久。如果一切顺利,这个深埋在地下100米的长达27千米的超级对撞机将能验证现有的宇宙起源理论。     

美国对撞机或创造微型黑洞毁灭地球

正国外媒体报道,科学家担心重子对撞机实验可产生微型黑洞和奇异物质:布鲁克海文国家实验室的重子对撞机将获得进一步的升级,专家认为升级计划需要一个风险评估,重子对撞机之所以要升级是因为科学家试图通过更高的能量来进行粒子对撞实验,目的是生成夸克-胶子等离子体,但有研究人员认为高能粒子的对撞过程可形成一些奇异粒子,比如一些亚原子粒子,甚至是微型黑洞。英国皇家天文学家Martin Rees警告称对撞机产生的奇异粒子可能把地球变成一个高度致密的球体。     

数学、现代物理与对撞机

20世纪以来,随着技术的发展进步,巨大而复杂的仪器设备越来越成为基础科学研究不可或缺的重要组成部分。比如,对撞机(加速器)的由小变大,就是20世纪物理学一路高歌猛进的重要标志。当运用加速器的实验工作稳健进行并取得了瞩目成果时,人们设想,不断提高对撞机的能级,或许能为物理学的发展带来新的突破。然而,建造巨型对撞机却是一个耗费巨资的"吸金黑洞"工程,在全球经济不景气的时代背景下,全世界把期待的目光投向了中国。2012年,中国科学院高能物理研究所所长王贻芳等多位科学家提议在中国投资建设环形正负电子对撞机(CEPC)和质子-质子对撞机(SPPC),希望它成为全世界最大的物理实验装置,CEPC-SPPC的能量将至少是目前世界最大的欧洲大型强子对撞机(LHC)的7倍,对撞机周长可达100公里。然而,关于该项目的争论自其发起后便从未停息,并已逐渐由学界讨论演变为公共话题,获得广泛关注。2016年9月4日,著名物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁教授授权《知识分子》发表其文章《中国今天不宜建造超大对撞机》,针对大型对撞机的发展历史、中国国情以及高能物理学的过去与未来等方面提出了七条反对意见,首次公开科学界内部对该项目的不同声音,一石激起千层浪。而此前不久,数学家丘成桐教授已多次通过媒体表达了自己对中国建造巨型对撞机的支持。杨振宁文章发表后的第二天,王贻芳就其反对理由撰文一一反驳。随后,有关巨型对撞机应不应该建、应该速建还是缓建的意见、观点、看法的"对撞"愈发激烈,其影响不仅超出了科学界,在一般社会层面也引发了广泛关注。这种影响甚至越出了国门,引起全球物理学界的关注。支持和反对的双方,其争议的焦点主要是围绕巨型对撞机的科学目标是否明确、核心技术是否在手、中国牵头多国合作的建造模式是否妥当以及巨额科研经费是否合理等问题。随着争论的不断升级,巨型对撞机是否可以提升中国的科技外交与国家形象,是否能够真正促进中国的科学发展等议题也被纳入讨论范围。据估计,中科院高能物理研究所提议的巨型对撞机建设预算将高于200亿美元,不论是科学界还是社会公众都对其巨额耗费表现出强烈的警觉和关心。科学史告诉我们,物理学的发展从不会遵循预设的路径。将大量资金投入到一个目标有限的科学问题的研究上,是否具有应有的科学价值,是否符合当今中国仍然只是一个发展中国家的国情,需要决策者和科学工作者深入、全面、务实的思考。科学技术的每一次重大进步几乎都伴随着重要观点的交锋。本期特刊登的这组文章,是这场争论中双方意见的代表性观点,希望能为读者全面、深入了解这场争论,提供一个比较全面的资料参考。(黄庆桥、李芳薇)     

改革开放之初中国建造高能加速器的 技术路线之争

中国高能加速器建设计划在20世纪70年代末重新提上日程。高能加速器技术路线的确立,经历了从轰击固定靶质子加速器到正负电子对撞机的转变,即从"八七工程"的下马到北京正负电子对撞机方案的出台。"八七工程"是基于中国已有的技术基础和在最大范围内听取的海外专家的意见而做出的决定。因此,将"八七工程"称作"洋跃进"并不妥当。选择正负电子对撞机方案反而是一次"冒险"的决定,因为对撞机刚刚兴起不久,中国在改革开放之初还没有人才和技术基础。对撞机方案的选择离不开李政道等海外物理学家的强烈建议与积极支持。回顾这段历史,对中国大科学装置的建设具有启发意义。     

国科学家提出建设电子对撞机探索上帝粒子奥秘

被称为"上帝粒子"的希格斯粒子发现后,基础物理学将向何处发展?这是国际物理学界面临的问题。中国科学家提出建造下一代环形正负电子对撞机并适时转为质子对撞机的方案,以期更深入地揭开"上帝粒子"的奥秘,从而找到基础物理学未来的方向。     

粒子尺度的科研世界——记重庆大学物理学院“百人计划”研究员、博士生导师郭磊

正寻找和研究宇宙基本粒子,高能对撞机是一个重要手段。20世纪60年代起,在高能对撞机的帮助下,大量理论上被预测的夸克、轻子、玻色子等基本粒子相继被发现,粒子物理学研究进展如火如荼。针对对撞机上的物理现象进行分析研究,对复杂的粒子物理理论进行数值计算与模拟,并将计算结果与高能物理实验的结果相比较变得愈加重要,这些需求促进了粒子物理唯象学的发展。作为一门理论联系实验的学科,粒子物理唯象学的研究既要求研究者对粒     

科技新闻

欧洲大型强子对撞机创质子能量新记录-8Tev 欧洲核子研究中心4月5日发表公报称,欧洲中部时间当天00时38分,大型强子对撞机值班组报告对撞机达到束流稳定运行模式,两束各为4万亿电子伏特的质子束流在4个交汇点发生对撞,质子束流总能量达8万亿电子伏特,创造了一项新世界记录,大幅增加了对撞机的潜力。     

终极对撞:撞出一个黑洞来?

欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(Large Hadron Collider,简称LHC)按计划即将投入运行。作为地球上最大的机器,大型强子对撞机将会以接近光速的速度,让两束粒子撞击,模拟出宇宙大爆炸后的状态。物理学家希望借此来解开长期以来的重大和基本难题,比如粒子为何存在质量(即验证希格斯玻色子)、空间是否隐藏着额外的维度等等。     

我国高能重离子碰撞物理研究

相对论性重离子碰撞可以在极短的时间里在原子核尺度范围内实现极高温度和极高密度。研究这种极端条件下的核物质特性,对于认识新的物质形态——夸克胶子等离子体、认识宇宙起源有重要的意义。高能重离子碰撞物理是核物理、粒子物理和天体物理交叉的前沿研究领域。相对论重离子对撞机(RHIC),大型强子对撞机(LHC)将于90年代末期建成,它们将提供前所未有的良机去研究超高温、超高密度的核物质。     

新闻

科教大事:最新科教新闻大型强子对撞机推迟到今年9月重启去年欧洲大型强子对撞机(LHC)由于出现故障在停运了一段时间后,预计将于今年9月重新启动,这比预期的时间推迟了几个月。科学家曾经表示,他们希望这台耗资36亿英镑的机器可以     

欧洲大型强子对撞机创质子能量新记录-8Tev

欧洲核子研究中心4月5日发表公报称,欧洲中部时间当天00时38分,大型强子对撞机值班组报告对撞机达到束流稳定运行模式,两束各为4万亿电子伏特的质子束流在4个交汇点发生对撞,质子束流总能量达8万亿电子伏特,创造了一项新世界记录,大幅增加了对撞机的潜力。     

标准模型与欧洲大型强子对撞机

粒子物理标准模型的精确检验是当前高能物理研究的主题。欧洲大型强子对撞机是目前世界上能量最高的强子对撞机,它的物理目标就是精确检验标准模型从而寻找超出标准模型新物理存在的证据：本文简要介绍了粒子物理标准模型和欧洲大型强子对撞机上标准模型的检验     

国际科技信息

大型强子对撞机实验产生全新物质美国麻省理工学院科学家近日通过大型强子对撞机实验取得了一项重大研究成果,一种全新的物质在他们的实验中产生,该研究成果对于现代原子物理学的发展具有重要意义。研究人员介绍说,"大型强子对撞机中质子与铅离子的高速撞击会让两者的内部粒子     

超大对撞机,现在该建吗?

正一场罕见的、针锋相对的辩论在科学界爆发。辩论焦点是"中国是否应该建造超大对撞机"。支持方以华裔数学家丘成桐、中科院院士王贻芳为代表,反对方则有诺贝尔物理学奖得主杨振宁等。建造超大对撞机是对是错,或许需要几十年甚至几代人来证明。最近,关于中国是否应该建超大对撞机在科学界闹得沸沸扬扬,并逐渐演变成公共     

以粲物理、中微子物理为代表的粒子物理研究

正北京正负电子对撞机/北京谱仪实验发现四夸克物质(粲物理)北京正负电子对撞机(BEPC)是我国第一台大科学装置,1988年10月建成,被《人民日报》称为"这是我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后,在高科技领域又一重大突破性成就"。2004—2008年,BEPC进行了重大改造,对撞亮度提高了80倍以上,成为国际上最先进的双环对撞机之一,也是粲能区迄今为止亮度最高的对撞机。北京谱仪III(BESIII)是运行在BEPCII上     

期待更多科学“对撞”

正中国现在是否该建造超级对撞机?近日,科学家们就中国建设超级对撞机是否会超过预算、是否符合发展中国家的国情、是否会挤占其他领域的研究经费、能否实现其科学目标等问题展开辩论,使一个原本在专业圈子内部"窃窃私语"的问题,成为引人关注的公共话题。中国该不该上马超级对撞机是个专业的科学问题,目前仁者见仁、智者见智,达成共识尚需时日。但笔者认为,科     

科学历程

<正>2008年9月10日——世界上最大的粒子加速器大型强子对撞机(LHC)开始运转大型强了对撞机(LHC)山全球85个国家的多个大学与研究机构,超过8000他物理学家合作兴建,他于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心。2008年9月10日,大型强子对撞机开始试运转,成为现在世界上最大、能量最高的粒子加速器。这种大型科学研究