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大型对撞机盛宴已过?学者驳杨振宁:盛宴正酣
时间: 2019-06-10

  4月29日下午,在中国科学院大学“明德讲堂”上,曾浩高举的手,被主持人注意到。

  他激动地站起身,接过话筒,向中国科学院院士、诺贝尔奖得主杨振宁提问:“您现在对我们建造环形正负电子对撞机(CEPC)的想法有没有改变?”

  曾浩刚上研究生一年级,目前在中国科学院高能物理研究所(以下简称中科院高能物理所)实验物理中心学习。

  “我本科的时候就知道杨先生反对CEPC,但最近听说他好像改口,不反对这件事了,所以就来问一下,没想到他还是泼了一盆冷水。”曾浩告诉《中国科学报》。

  身处CEPC的门槛边,曾浩并非不了解同行的悲观观点。“做CEPC的人毕竟还比较少,我的同学们会觉得我们占用了他们的经费。”曾浩说。

  “杨先生说科研成功的第一步是兴趣,我的科研兴趣就是高能物理,如果我对材料学之类的热门领域感兴趣,就不会来做高能物理的研究生了。既然选择了这个方向,我还会继续做这方面的研究。”曾浩说。

  杨振宁:“这领域不只是从今天开始,而是从30年以前开始,就已经走在末路上了。可多半人还不知道。”

  2008年前后,我在欧洲核子研究中心(CERN)已经做了五六年高能物理的研究工作。有一回,杨先生访问CERN,做完报告之后,他把我们这些年轻华人召集起来开了一个会,会上他谈到,加速器物理的前景很悲观,劝我们转去做其他方向。

  当时这些话对我们有很大的影响,但我现在很庆幸自己坚持下来了。从2008年到发现希格斯粒子,前后只有三年多时间,现在回头看看,当时就是黎明前最黑暗的时候。

  如今,全世界的加速器物理技术都在不断发展,探测器技术在不断升级,低温技术、超导技术、大数据技术等逐渐应用到加速器上,这些技术方面的进展也给工业界带去了很广的应用前景。

  回顾这几十年的发展,高能物理并不像杨先生预言的那样“盛宴已过”。高能物理孕育着更大的突破,而大型对撞机项目有可能带来这一盛宴的真正高潮。

  半个世纪以来,高能物理的发展围绕粒子物理标准模型展开,其发现和成果占据了约三分之一的诺贝尔物理学奖。

  粒子物理标准模型极为成功地描述了对撞机实验上几乎所有的物理现象,随着希格斯粒子的发现,标准模型的粒子谱已然完备。

  但同时,标准模型也远不是终极理论,标准模型本身存在着诸多理论疑难,也存在大量无法解释的实验现象。

  对标准模型的进一步认识乃至突破,将会极大加深人类对物质世界的理解,而大型对撞机项目将在这一突破当中起到不可替代的作用。

  今年年初,欧洲核子研究中心(CERN)发布了未来环形对撞机(FCC)的概念设计报告,其技术路线和科学目标和CEPC一致。这说明了整个高能物理学界对于大型对撞机项目的科学意义及技术手段的认识是高度一致的。

  去年11月14日,CEPC发布了两卷本的《概念设计报告》,CEPC预估建设费约需360亿人民币(53亿美元)左右,其中还包括了10%的不可遇见费,即为应对不可知情况而预留的费用。

  CEPC的预研工作和核心技术攻关工作得到了中科院、科技部、国家自然科学基金委的支持。

  从去年《概念设计报告》发布以后,CEPC进入了技术设计报告环节,技术设计包括对撞机和探测器两个部分。

  目前,对撞机部分的技术设计已经可以将亮度(即粒子产量)提高到原先的60%,一些关键技术有所进展;探测器方面也在进行国际合作架构和讨论。

  杨振宁:“这个实验做完了以后,这个机器不能再做下去了,要造更大的对撞机,需要花更多的钱,至少要200亿美元。别的国家没钱,大家说中国有钱。”

  早在2011年底,已经有内部消息说希格斯粒子有被发现的迹象,我们开始考虑是否要模仿CERN的大型正负电子对撞机(LEP),建一个能量高一点的类似装置,并开始调研。

  2012年7月4日,CERN宣布发现希格斯粒子。9月13日,中国高能物理学会在北京召开战略研讨会,会上我向大家汇报了调研进展。

  听完报告之后,茶歇期间,中科院高能所所长王贻芳找到我,说“可不可以设想一下把你们建议的30公里周长环形加速器建成50公里周长的,之后再从电子-电子对撞机升级成质子-质子对撞机?”

  之后,2012年9月13日,成了环形正负电子对撞机和质子-质子对撞机(CEPC-SPPC)概念正式被提出的日子。在这之后,欧洲核子中心也提出了建FCC的想法。2013年9月13日,CEPC的工作组又先于FCC成立。我们一直走在前面。

  杨振宁:“一个年轻的研究生最重要的一件事情是什么?其实不是你学到哪些技术,而是要使你自己走进未来五年、十年有大发展机会的领域,这才是你做研究生时所要达到的目标。”

  基础科学是创新的源泉。当我们大力提倡加大基础科学研究的时候,当我们号召“板凳宁坐十年冷”、耐得住寂寞攻坚克难的时候,杨先生却教导我们的研究生如何做“五到十年有大发展”、以个人利益为出发点的“正确选择”。

  教导学生以个人短期得失为依据,而不是根据每个人的特长及兴趣来选择研究方向,生肖表图。不是对学生负责任的态度。如此做法,也会对我国许多需要长期坚持才能取得重大突破的研究带来灾难。

  杨先生可能认为高能物理领域每篇论文署名上千人,个人显示度不高。杨先生是搞理论物理的,可以单枪匹马做研究,但是,大科学大装置是靠成百、上千、上万人一起做出来的,这是两种不同的研究模式。在现在和将来,人类对基本物质世界的探索,需要站在全人类合作共赢的层面去考虑。

  学习技术和找准方向两个都很重要。但是,在科研中,如果让所有人都去追逐潜在热点,不见得是值得推崇的事情。

  培养研究生,既要尊重他的兴趣和基础,也要为他们提供比较好的科研环境。杨先生的想法如果能实现,当然也是非常成功和愉快的人生,但是这样的经验不见得能推广,也不应该被推广。


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