北京正负电子对撞机:撞出高能物理领域丰富“矿藏”(2)
王贻芳坦陈,BEPC的学术成果是国际学术界公认的热点,但对社会大众来说,似乎相隔甚远,但是,“科学的发展都是在科学界自身进化、解决了一个一个问题之后到来的。每一个设备,每一代人,每一个实验都作出了自己的贡献”。
“确切无疑的收获”
如谢家麟所写:“BEPC成功的一个重要作用是它使我们加强了进行大科学科研工程建设能力的信心……同样,我们的工厂也能做出世界水平的部件。BEPC储存环的四极磁铁用的冲模,最初为了赶进度,我们在国外订制,同时也在所内试制,后来发现我们自己的产品在对称性和精度上都优于国外的。BEPC直线加速器的加速管,对加工精度和制造工艺要求极高,而我们的产品性能如此优越,它已出口到好几个国家,美国的几个大实验室都使用了我们制造的加速管,为国家创造了可观的外汇。”
王贻芳同样强调了这点,如果把BEPC的成果结集成册,科学成果只是其中一个章节,因其而来的中国第一个电子邮件系统、制造企业技术水平的提升、人才队伍的培养、国际化科研环境的建设等,都是值得大书特书的一笔。
“除了科学本身的意义之外,BEPC把大家的思想打开了,让大家能够走出去,看到外面的世界,跟国际一流的科学家沟通接触。过程中,我们也有了一支在国际上叫得响的加速器建设队伍。”王贻芳说,“科学的探索很多时候可遇不可求,但这些都是确切无疑的收获。”
他算了一笔账,BEPC建设费用2.4亿,重大改造6.4亿,加在一起8.8亿,但全中国的高能物理学家已经利用它工作了30年,迄今保持1年三四十篇论文的产出,树立了国际大科学合作的典范。
迎接高能物理的“超级对撞机”时代
只是时代在变,高能物理研究的科学目标也在变。对这个以长远规划为特点的学科来说,是时候思考下一个30年甚至50年的问题了。
在王贻芳看来,2019年,我国基础研究经费为1335.6亿元,占研究与发展(R&D)经费比重达到6.03%,是历史上首次突破6%,而欧美国家的比例多年来保持在15%—20%。
以他为代表的一批科学家,正在为高能物理的“超级对撞机”时代努力。
2012年7月4日,希格斯玻色子被探测。当年9月,高能所提出建造环形正负电子对撞机—超级质子对撞机(CEPC-SppC)。
2018年11月14日,CEPC《概念设计报告》两卷正式发布,报告包括《加速器卷》和《探测器和物理卷》。根据设计,“超级对撞机”的第一阶段大型环形正负电子对撞机(即CEPC)是一个周长100多公里的“圈”,预计需要300多亿元投资。有了这个能量更高、亮度大幅提升的对撞机,可以对希格斯粒子进行精确的研究。
这是国际高能物理学界的普遍共识。2020年6月,欧洲核子中心(CERN)全票通过了《欧洲粒子物理2020战略》,提出基于正负电子对撞机的“希格斯工厂”是“优先级最高的未来对撞机项目”,并期望建设能量尽可能高的质子对撞机。
王贻芳直言,经过8年讨论,CERN定下来的环形对撞机方案和CEPC几乎完全一样,两者之间有点“君子之约”的意味,只要一方建,另一方自然放弃。放弃的一方只能在未来几十年去参加对方的研究计划。
这是一个艰难而又必须做的决定。用王贻芳的话说,一个勇敢的决定。
“高能物理研究就是用大装置、做大计划,世界各地科学家都一起做研究、发文章。所以一定要想好将来要什么,提前规划,一般都是10年准备10年建设,再加二三十年的运行。”王贻芳说,“欧核中心的大型强子对撞机是上世纪70年代规划的产物,规划对了,高高兴兴用60年。”
在高能所大厅,与周恩来总理手迹相对的另一面墙上,挂着邓小平的一句话:在过去也好,今天也好,将来也好,中国必须发展自己的高科技,在世界高科技领域占有一席之地。那是1988年10月24日,其来视察BEPC时说的。
王贻芳看来,这正是CEPC的价值。“如果让别人去建对撞机,那么拓展人类对自然认知范围的技术就要永远用别人的。我们自己不可能诞生真正原创的世界级成果。”他说,要在世界高科技领域占有一席之地,CEPC提供了一个标杆式的机遇。
在这位高能物理学家的设想中,CERN计划2028年开建,如果CEPC能在2025年得到政府的明确支持,提前对方两三年,未来,全世界的高能物理学家就将到中国的装置上做实验。
