我們有充足的理由相信標(biāo)準(zhǔn)模型不是描述微觀世界的終極理論,而是更基本的理論在低能時(shí)的有效近似,,發(fā)展更深層次的理論需要實(shí)驗(yàn)來指明方向,。目前已知的標(biāo)準(zhǔn)模型中的問題,,大部分與希格斯粒子的性質(zhì)有關(guān),,因此更深層次的新物理應(yīng)該會(huì)從希格斯粒子處露出蛛絲馬跡,。LHC將繼續(xù)引領(lǐng)這個(gè)方向的探索,,但質(zhì)子對(duì)撞過程的高度復(fù)雜性限制了可能達(dá)到的實(shí)驗(yàn)精度,,我們還需要高能正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)以更高的實(shí)驗(yàn)精度來揭示新物理的可能方向,。計(jì)劃中的CEPC能大量產(chǎn)生希格斯粒子并對(duì)其做精確研究,,一些重要物理量的測(cè)量精度會(huì)比LHC提高10倍。因此無論LHC是否發(fā)現(xiàn)新物理,,CEPC都是需要的,,這是粒子物理發(fā)展中跳不過去的一步。
?《知識(shí)分子》:假設(shè)大型對(duì)撞機(jī)不能發(fā)現(xiàn)新的粒子和現(xiàn)象,,其價(jià)值何在,?
王貽芳:1)CEPC有確定的科學(xué)產(chǎn)出,會(huì)大大加深我們對(duì)粒子物理的認(rèn)識(shí),。CEPC可以將希格斯粒子的測(cè)量精度提高至1%左右,,比LHC好10倍,。這對(duì)確認(rèn)希格斯粒子的性質(zhì),判斷它是否與標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)言完全一致,,具有重要意義,。同時(shí)CEPC還可以確定希格斯場(chǎng)參與的真空相變的形式,這對(duì)宇宙早期演化研究也具有重要意義,。
發(fā)現(xiàn)新粒子固然重要,,研究物理問題更重要。比如我們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)了中微子,,但我們?nèi)匀辉谏钊胙芯恐形⒆拥男再|(zhì),,也確實(shí)得到了豐碩的成果。希格斯粒子是標(biāo)準(zhǔn)模型中最重要的粒子,,我們也只是剛剛認(rèn)識(shí)它,,還有許多工作要做。
2)大型對(duì)撞機(jī)如果不能發(fā)現(xiàn)新粒子或新現(xiàn)象,,也會(huì)使我們對(duì)物理世界有更深刻的認(rèn)識(shí),,就像邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)沒有發(fā)現(xiàn)以太,但對(duì)物理學(xué),,特別是相對(duì)論的建立起到重要作用一樣,。
3)CEPC可以使我們成為世界粒子物理研究的中心,牢牢建立中國(guó)的領(lǐng)先地位,。同時(shí)我們可以在以下技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,,并領(lǐng)先國(guó)際:
a)超導(dǎo)高頻腔(應(yīng)用于所有加速器)
b)高效率、大功率微波功率源(應(yīng)用于雷達(dá),、廣播,、通訊、加速器等)
c)低溫制冷機(jī)(應(yīng)用于科研設(shè)施,、火箭發(fā)動(dòng)機(jī),、醫(yī)療設(shè)備等)
d)高速、抗輻照硅探測(cè)器,、電子線路與芯片等
e)數(shù)據(jù)獲取與處理,,計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通訊等
f)精密機(jī)械、微波,、真空,、自動(dòng)控制等
國(guó)內(nèi)外的大科學(xué)裝置,如北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī),、ITER,、LHC等對(duì)技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)作用,有許多成例,。
?《知識(shí)分子》:有物理學(xué)界人士表示,,大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目可能成為一個(gè)“釣魚工程”,,現(xiàn)在規(guī)劃中所提到的幾百億預(yù)算并不能滿足要求,實(shí)際上的需求要在千億以上,。是這樣嗎,?
王貽芳:我們規(guī)劃的大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目(以周長(zhǎng)為100公里算)分兩步走:第一步正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)(CEPC)階段,約在2022-2030年間,,工程造價(jià)(不包括土地,、“七通一平”等)約300億人民幣。如果這第一步成功,,有新物理的跡象,,且新型超導(dǎo)材料技術(shù)成熟,價(jià)格合適(比如20元/千安米),,我們可以走第二步:質(zhì)子對(duì)撞階段(SPPC),,工程造價(jià)約為1000億人民幣。這第二步是在2040年左右,。這里如果減去國(guó)際貢獻(xiàn)約30%,,中國(guó)政府應(yīng)該出資大約300億和700億。
這里的第一階段科學(xué)意義重大,,方案基本成型,,百億量級(jí)的造價(jià)能夠承受,已值得支持,。第二階段說明了這個(gè)方案還有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的科學(xué)壽命,,不僅預(yù)留了未來發(fā)展的可能性,還可以帶動(dòng)更重要的技術(shù)發(fā)展(如高溫超導(dǎo)),,是對(duì)第一階段科學(xué)及技術(shù)意義的一個(gè)補(bǔ)充,。
在過去50年間,國(guó)際上曾有許多不成功的加速器工程(超支,、延期,、不達(dá)指標(biāo)等)。但基本上都是質(zhì)子加速器,,電子對(duì)撞機(jī)還沒有不成功的先例。這主要是其技術(shù)成熟,,不確定因素少,。為汲取教訓(xùn),我們?cè)诘诙A段上馬前,,要做仔細(xì)評(píng)估,,切忌匆忙。