2012年，歐洲核子研究組織（CERN）宣布大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）發(fā)現(xiàn)了“上帝粒子”——希格斯粒子，將其預(yù)言者送上了2013年諾貝爾獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)， 并隨之開(kāi)啟了粒子物理學(xué)研究的新時(shí)代——全球多個(gè)基于加速器的高能量前沿實(shí)驗(yàn)裝置相繼建立并成為粒子物理研究的發(fā)展趨勢(shì)。
2012年9月，中科院高能物理研究所也提出建造下一代環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC），并適時(shí)改造為高能質(zhì)子對(duì)撞機(jī)（SppC）的方案。
8月1日，“國(guó)際弦理論大會(huì)”在清華大學(xué)拉開(kāi)帷幕，國(guó)際頂尖理論物理學(xué)家齊聚一堂，探討物理研究的前沿問(wèn)題，并就中國(guó)CEPC項(xiàng)目的科學(xué)價(jià)值及發(fā)展前景等問(wèn)題接受了《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者的采訪。
如果不能發(fā)現(xiàn)新粒子
按照規(guī)劃設(shè)想，CEPC將是一個(gè)長(zhǎng)達(dá)50公里~70公里的環(huán)形加速器，可以產(chǎn)生大量希格斯粒子，以便科學(xué)家對(duì)希格斯粒子及其他標(biāo)準(zhǔn)模型粒子進(jìn)行精確測(cè)量研究。當(dāng)然，科學(xué)家更期望在實(shí)驗(yàn)的高能區(qū)發(fā)現(xiàn)新物理（新粒子或新現(xiàn)象）。
然而，如果CEPC實(shí)驗(yàn)裝置不能發(fā)現(xiàn)新粒子，是否意味著CEPC沒(méi)有完成科學(xué)目標(biāo)呢？采訪中，專(zhuān)家對(duì)此作出了回應(yīng)。
“實(shí)際上，對(duì)希格斯粒子本身的精確測(cè)量就具有非常重要的科學(xué)價(jià)值。”諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、美國(guó)粒子物理學(xué)家David Gross告訴記者，當(dāng)然實(shí)驗(yàn)中也可能發(fā)現(xiàn)新的粒子。
據(jù)了解，為描繪粒子物理下一步的發(fā)展方向，理論物理學(xué)家做了大量的工作，而對(duì)CEPC項(xiàng)目而言，“即使沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新粒子，也相當(dāng)于排除了相應(yīng)區(qū)域”，哈佛大學(xué)物理系教授Cumrun Vafa告訴記者，這其中，中國(guó)科學(xué)家和工程師在建造這一裝置過(guò)程中所付出的努力，對(duì)中國(guó)科學(xué)發(fā)展具有重要意義。因而，在他看來(lái)，“沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新粒子，并非意味著失敗”。
除此之外，對(duì)撞機(jī)可以幫助科學(xué)家去理解小尺度物質(zhì)結(jié)構(gòu)，更好地理解時(shí)間、空間概念，而宇宙學(xué)、暗物質(zhì)等未來(lái)研究的理論設(shè)想，都需要在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，“這也是我們進(jìn)一步努力的原因。”普林斯頓高等研究院院長(zhǎng)Robbert Dijkgraaf說(shuō)。
標(biāo)桿式科學(xué)項(xiàng)目
“基礎(chǔ)研究的價(jià)值，不能直接用商業(yè)價(jià)值來(lái)衡量。”談到CEPC項(xiàng)目的價(jià)值時(shí)，David Gross如是說(shuō)。
他告訴記者，CEPC一旦建成，將是世界上體量最大的環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)。它雖無(wú)法像醫(yī)療、制藥等領(lǐng)域能夠直接產(chǎn)生商業(yè)、社會(huì)價(jià)值，卻會(huì)伴隨出現(xiàn)許多技術(shù)副產(chǎn)品，進(jìn)而影響人們的生活。
“基礎(chǔ)研究會(huì)間接推動(dòng)技術(shù)發(fā)展。”David Gross說(shuō)，“雖然對(duì)當(dāng)前科技發(fā)展沒(méi)有直接推進(jìn)作用，但它的間接作用將比直接作用更具影響力。”
在專(zhuān)家看來(lái)，對(duì)于最基本的自然問(wèn)題的追逐是非常美妙的，它將產(chǎn)生許多讓人意想不到的結(jié)果，“激光、核磁共振等，都是基礎(chǔ)研究產(chǎn)生副產(chǎn)品的很好案例。”David Gross補(bǔ)充道。
采訪中，多位科學(xué)家表示對(duì)CEPC項(xiàng)目可能產(chǎn)生的標(biāo)桿式示范效應(yīng)十分期待，如美國(guó)理論物理學(xué)家Edward Witten評(píng)價(jià)CEPC時(shí)所說(shuō)，“裝置一旦建成，將毫無(wú)疑問(wèn)成為全世界最前沿的對(duì)撞機(jī)，并將在未來(lái)幾十年內(nèi)引領(lǐng)世界。”
正因?yàn)樗淼那把氐匚唬尮鸫髮W(xué)教授丘成桐對(duì)中國(guó)教育和千萬(wàn)中國(guó)父母產(chǎn)生的積極影響十分看好。
“讓孩子接觸到世界一流的科學(xué)裝置，是一件十分有意義的事。”丘成桐表示，過(guò)去一段時(shí)間，中國(guó)有許多中學(xué)生走出國(guó)門(mén)到歐美發(fā)達(dá)國(guó)家求學(xué)。而CEPC項(xiàng)目一旦建設(shè)成功，就會(huì)給中國(guó)父母和孩子以信心，讓他們相信國(guó)內(nèi)也能做出先進(jìn)的科學(xué)成果，進(jìn)而吸引更多優(yōu)秀的年輕人來(lái)學(xué)習(xí)科學(xué)。
國(guó)際合作意義重大
粒子物理研究是一個(gè)十分開(kāi)放的科學(xué)領(lǐng)域，并且擁有良好的國(guó)際合作傳統(tǒng)。
“高能物理領(lǐng)域的國(guó)際合作非常廣泛，這是一個(gè)非常好的傳統(tǒng)。”因而David Gross希望，在這一項(xiàng)目的推進(jìn)過(guò)程中，中國(guó)、美國(guó)、歐洲等國(guó)和地區(qū)的科學(xué)家要積極合作。
采訪中，專(zhuān)家對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及其可能為科學(xué)研究提供的長(zhǎng)遠(yuǎn)支持表示樂(lè)觀。但他們也強(qiáng)調(diào)，一個(gè)國(guó)家承擔(dān)這樣的大科學(xué)項(xiàng)目并不現(xiàn)實(shí)，必須通過(guò)國(guó)際合作來(lái)降低時(shí)間、空間成本，才能有效推進(jìn)項(xiàng)目的進(jìn)程。
據(jù)介紹，當(dāng)前對(duì)第一階段CEPC的建設(shè)，中國(guó)有一定的基礎(chǔ)，也有信心能夠完成。而升級(jí)為質(zhì)子對(duì)撞階段，國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)還需一段時(shí)間的發(fā)展，目前尚不具備。
值得高興的是，這一項(xiàng)目在美、歐等國(guó)和地區(qū)獲得了廣泛的支持。“美國(guó)、歐洲的物理學(xué)家都對(duì)這個(gè)項(xiàng)目表示支持。”丘成桐肯定地告訴記者。
采訪中，專(zhuān)家對(duì)CEPC項(xiàng)目的未來(lái)十分期待，他們堅(jiān)信這樣的大科學(xué)項(xiàng)目將對(duì)中國(guó)科學(xué)發(fā)展具有非凡意義。
因?yàn)椋殡S該項(xiàng)目的推進(jìn)，中國(guó)不但可以成為相關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，還可以借助項(xiàng)目吸引大批世界頂尖科學(xué)家到中國(guó)交流工作，甚至扎根中國(guó)，這將對(duì)中國(guó)科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生巨大而深遠(yuǎn)的影響。