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大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)并未發(fā)現(xiàn)新粒子 中國(guó)還要建對(duì)撞機(jī)嗎?
關(guān)鍵字: 對(duì)撞機(jī)新粒子丘成桐巨型對(duì)撞機(jī)大型對(duì)撞機(jī)超級(jí)對(duì)撞機(jī)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中國(guó)要建對(duì)撞機(jī)嗎中國(guó)該建對(duì)撞機(jī)嗎巨型對(duì)撞機(jī)中國(guó)建還是不建?這是一個(gè)問題。
就在昨天,新華網(wǎng)刊登文章稱,菲爾茲獎(jiǎng)獲得者、著名華裔數(shù)學(xué)家丘成桐希望巨型對(duì)撞機(jī)能夠落戶于中國(guó)秦皇島市山海關(guān)。丘成桐說:“這是在基礎(chǔ)科學(xué)方面有可能出現(xiàn)重大原創(chuàng)性突破的地方,將有助于探索整個(gè)宇宙物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)是如何形成的?!?
輿論場(chǎng)中也一直有另一種聲音,認(rèn)為建超級(jí)對(duì)撞機(jī)是個(gè)投資上千億但99%不會(huì)取得成果的“超級(jí)大坑”,甚至認(rèn)為美國(guó)高能物理學(xué)界利用丘成桐對(duì)中國(guó)政府游說,是美國(guó)的一次“戰(zhàn)略忽悠”。
就目前而言,主建派似乎并沒有遇到真正有力的挑戰(zhàn),但8月5日的一次會(huì)議,可能會(huì)稍稍扭轉(zhuǎn)局面。
8個(gè)月的等待
據(jù)《中國(guó)科技報(bào)》報(bào)道,緊湊渺子線圈(CMS)和超導(dǎo)環(huán)場(chǎng)探測(cè)器(ATLAS)的研究人員在美國(guó)芝加哥舉行的國(guó)際高能物理大會(huì)上報(bào)告稱,8個(gè)月前觀察到的新粒子只是統(tǒng)計(jì)漲落造成的結(jié)果,并非新粒子。
當(dāng)時(shí),位于歐洲的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC——CMS和ATLAS都由它提供“原料”)上發(fā)現(xiàn)了疑似新粒子的跡象,出乎科學(xué)家的意料。
ATLAS
它似乎會(huì)衰減成一對(duì)高能光子,而這也是“上帝粒子”希格斯玻色子衰減的一種方式。ATLAS的數(shù)據(jù)顯示,假定的新粒子似乎要重得多,是質(zhì)子重量的800倍, 而希格斯玻色子約為質(zhì)子重量的133倍。人們之所以報(bào)以很高的期望,是因?yàn)镃MS也發(fā)現(xiàn)了這種粒子存在的相應(yīng)證據(jù),盡管要微弱一些。
樂觀的人認(rèn)為,新粒子的發(fā)現(xiàn)可能要求對(duì)基本粒子和力的主流理論進(jìn)行重新思考。物理學(xué)家并未發(fā)現(xiàn)新粒子衰減成標(biāo)準(zhǔn)模型粒子其他組合的證據(jù),因此它不可能只是希格斯玻色子的較重版本。也就是說,這種粒子需要更加復(fù)雜的解釋。在部分物理學(xué)家看來,這樣的結(jié)果更令人激動(dòng),甚至在網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)平臺(tái)上提出了近400種可能的解釋。
不過,LHC的物理學(xué)家收集并分析了約是去年12月所使用數(shù)據(jù)量4倍的數(shù)據(jù)。這些額外的數(shù)據(jù)顯示,新粒子的信號(hào)已經(jīng)消失,只是統(tǒng)計(jì)波動(dòng)而已。
成對(duì)的光子信號(hào)只是統(tǒng)計(jì)上的僥幸——由探測(cè)器中隨機(jī)且并不相干的光子對(duì)產(chǎn)生。自然地統(tǒng)計(jì)漲落有時(shí)會(huì)造成這種純屬巧合的結(jié)果?!八挠绊懞苄。銜r(shí)不時(shí)地會(huì)遇到?!痹贑MS上開展研究的內(nèi)布拉斯加大學(xué)實(shí)驗(yàn)人員Kenneth Bloom認(rèn)為,這種粒子從未被發(fā)現(xiàn)衰減成其他粒子組合的事實(shí)已經(jīng)表明了這一點(diǎn)。
不過,Bloom仍然認(rèn)為,整個(gè)事件會(huì)很有用。目前,研究人員在一周內(nèi)收集的數(shù)據(jù)量相當(dāng)于其在去年獲得的全部數(shù)據(jù)。他們希望,這些源源不斷的數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生一些新發(fā)現(xiàn)。“等下次我們發(fā)現(xiàn)一些出乎意料的事情時(shí),如果它被證明屬實(shí),我們將會(huì)更好地解釋它是什么”。
中國(guó)如何選擇?
這樣的結(jié)果,無疑也令部分反對(duì)建造者更加懷疑對(duì)撞機(jī)的作用,卻很難動(dòng)搖支持建造者的信心。
雖然這項(xiàng)工程需要很大資金投入,但丘成桐看好項(xiàng)目在技術(shù)發(fā)展和人才引進(jìn)方面的巨大效益,“這會(huì)引起西方科學(xué)陣營(yíng)的遷徙,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單獨(dú)建一所世界一流大學(xué)的效果”。
在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)所在的歐洲核子研究中心,有來自20多個(gè)成員國(guó)的3000多名工作人員,每年還有來自100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1萬多名合作科學(xué)家及訪問學(xué)者。那里匯集了全球粒子物理研究領(lǐng)域的高端人才,每年產(chǎn)生1000多篇博士論文。
丘成桐預(yù)計(jì),項(xiàng)目建成后,至少會(huì)有五六千名各國(guó)一流科學(xué)家為做實(shí)驗(yàn)舉家遷往中國(guó),且長(zhǎng)期居住,這會(huì)對(duì)中國(guó)基礎(chǔ)科研產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
他認(rèn)為,幾千個(gè)智慧的頭腦匯聚于此,會(huì)“自動(dòng)”產(chǎn)生很多重要的、超越物理領(lǐng)域的技術(shù)和學(xué)問。正如我們生活離不開的萬維網(wǎng)就誕生于歐洲核子研究中心。
“20年前可能中國(guó)沒有能力做這件事,但現(xiàn)在中國(guó)是上升中的大國(guó)。對(duì)撞機(jī)的建成將是對(duì)國(guó)際科研、世界和平乃至人類文明的貢獻(xiàn),也是對(duì)中國(guó)國(guó)際形象的提升。”
丘成桐
但反對(duì)者援引了當(dāng)年美國(guó)物理學(xué)家——如諾貝爾獎(jiǎng)得主安德森(P. W. Anderson)和彭齊亞斯(A. Penzias)的意見,認(rèn)為對(duì)撞機(jī)解決的只是物理學(xué)中的基本問題,而非科學(xué)的基本問題;它只是解決物理學(xué)中基本問題的途徑之一,而非唯一途徑;建造它需要大量的科技人才,這些人才資源的耗費(fèi)將給其它同樣需要科技人才的行業(yè)帶來巨大的損失;建造它還將影響政府對(duì)其它科研項(xiàng)目的投資。
最終美國(guó)的反對(duì)者成功了,而歐洲修建了新的對(duì)撞機(jī)LHC。但在多年運(yùn)營(yíng)后,沒想到也為反對(duì)建造者輸送了彈藥。
反對(duì)者認(rèn)為,LHC成了一個(gè)燒錢的無底洞,自1998年至2008年,耗費(fèi)十年建成,且嚴(yán)重超支了預(yù)算,又只能咬牙走下去。美國(guó)在高能物理界的地位并沒有被反超,因?yàn)槌觥皹?biāo)準(zhǔn)模型”的前沿理論根本就無法做實(shí)驗(yàn)。至于發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”,反對(duì)者認(rèn)為只能算是“安慰獎(jiǎng)”,因?yàn)長(zhǎng)HC最基本的目標(biāo)就是它。
還有網(wǎng)友感慨:“楊振寧對(duì)中國(guó)最大的貢獻(xiàn)就是大力推動(dòng)學(xué)界放棄高能,集中力量研究材料物理?!?
當(dāng)然,大部分關(guān)心對(duì)撞機(jī)的人都承認(rèn),現(xiàn)有的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)取得了巨大的成功,爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在于建造超級(jí)對(duì)撞機(jī)是否能取得與投入相稱的收獲。
(觀察者網(wǎng)綜合)
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- 責(zé)任編輯:陳軒甫
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