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 西蜀教师 发表于: 2016-8-4 13:28:00|显示全部楼层|阅读模式

[项目] 大型对撞机盛宴已过?学者驳杨振宁:盛宴正酣

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  数十年来,前沿物理学的研究已经离不开高能粒子对撞机。高能粒子对撞机能把粒子加速到接近光速的极快速度,然后使这些粒子互相碰撞,由此来研究粒子的结构,并寻找新的粒子。
  环形正负电子对撞机,简称CEPC,是一个由中国高能物理学家们在2012年9月提出的、目前正在规划中的高能粒子加速器项目,用于替换即将到达预期寿命的北京正负电子对撞机。该加速器项目分两步,一期工程为CEPC,能量达到120GeV,可以作为希格斯工厂;二期工程为SppC,能量将达到25~45TeV。是欧洲正在运行的LHC最高能量的7倍。预计在2016年底完成概念设计。与国际直线对撞机ILC、未来环形对撞机FCC是竞争关系。
  然而,著名物理学家杨振宁教授对此表示反对。关于反对原因,最主要一点就是性价比。CEPC就像资金黑洞,虽然我国的经济在过去几十年里已经取得了长足的发展,但我们还只是一个发展中国家,还有更多地方需要用钱。杨振宁教授认为,这上千亿元的资金更应该用于解决当前我国面临的诸多迫切问题,例如,教育、医疗、环保。杨老并不反对高能物理的发展,只是要等到未来时机合适,再来建造大型对撞机。

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 无筝123 发表于: 2019-5-3 09:23:00|显示全部楼层
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大型对撞机盛宴已过?学者驳杨振宁:盛宴正酣

源自:科学网
原文标题:回应杨振宁!高能物理学者:盛宴正酣!!!
⊙作者:倪思洁

  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》。
  讲堂上,杨振宁告诉曾浩,大型对撞机“盛宴已过”,“你不要走这个方向”。

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杨振宁:盛宴已过

  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。
  但这次杨振宁的观点还是让他感到惊讶。
  “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。
  然而,一场大型对撞机建造之争已被再度点燃。
  朋友圈里,有人做了个“对联”:
  上联:The party is over。(盛宴已过)
  下联:The game just begins。(大戏方始)
  横批:Collisions outside the field。(易场对撞)
  针对杨振宁的观点,一些高能物理学者表达了他们的意见。

◆ 点评一
盛宴已过?盛宴正酣!

  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。”

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  方亚泉(中科院高能物理所研究员):我敬佩杨先生在粒子物理领域做出的突出贡献,但这个观点我没有办法赞同。
  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。

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  阮曼奇(中科院高能物理所研究员):我很尊重杨先生,但是对这一看法并不能认同。
  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。

◆ 点评二
200亿美元?没那么多!

  杨振宁:“这个对撞机要花中国200亿美元,我没办法能够接受这个事情。”
  阮曼奇:即使欧洲的FCC也用不了200亿美元,更何况作为基建大国的中国?
  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。

◆ 点评三
人傻钱多?我们走在前面!

  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。”

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  金山(南京大学物理学院教授):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?”
  在会上,我们提出了这个设想,得到的反响很好,学会马上成立了研究小组。
  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。

◆ 点评四
追热点?不值得推崇!

  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。”

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  徐庆金(中科院高能所研究员):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,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。
  方亚泉: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。
  阮曼奇: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。
部分图片、文章来源于网络,版权归原作者所有;如有侵权,请联系(见页底)删除
 sunsu888 发表于: 2019-5-2 07:07:44|显示全部楼层

杨振宁:大型对撞机盛宴已过 30年前已走在末路上

源自:中国科学报社旗下微信公号“科学网”
原文标题:杨振宁:大型对撞机盛宴已过,从30年前开始就已走在末路上

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  “我的看法完全没有改变。”
  4月29日下午,北京雁栖湖畔,中国科学院大学(以下简称国科大)庞大的新礼堂座无虚席。端坐在台上白色沙发里的,是中国科学院院士、诺贝尔奖得主杨振宁先生,他很坚定地给台下一位研究生“泼了一瓢冷水”。
  这位研一的男生来自中国科学院高能物理研究所,未来即将从事CEPC(环形正负电子对撞机)的预研工作。
  年轻人首先表达了对这位著名物理学家的崇拜,然后对于曾在几年前明确表示反对中国建造大对撞机的杨先生热切问道:“我想代表我所有的同学再问您一次,您现在对我们建造CEPC的想法有没有改变?”

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国科大最大的礼堂座无虚席
  清晰表明反对态度后,杨振宁强调“这是一个很重要的事情”。他建议大家去看他2016年在网上发表的一篇文章。
  在那篇文章里,杨振宁细数了反对中国马上开始建造大对撞机的七大理由:
  其一,建造大对撞机美国有痛苦的经验,这项经验使大家普遍认为造大对撞机是进无底洞。杨振宁认为中国建造超大对撞机的预算不可能少于200亿美元。
  其二,中国仍然只是一个发展中国家,建造超大对撞机,费用奇大,对解决燃眉问题不利。
  其三,建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费。
  其四,多数物理学家,包括杨振宁在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验根据,希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。
  其五,七十年来高能物理的大成就对人类生活有没有实在好处呢?杨振宁的答案是“没有”。至少未来三十、五十年内不会有。
  其六,建造超大对撞机,其设计以及建成后的运转与分析,必将由90%的非中国人来主导。如果因此能得到诺贝尔奖,获奖者一定不是中国人。
  最后一点,杨振宁认为,不建超大对撞机,高能物理仍然有其他方向值得探索,比如寻找新加速器原理,比如寻找美妙的几何结构,如弦理论所研究的。
  “中国现在做大的对撞机,这个事情与我刚才讲的内容有密切的关系。”杨振宁此行是作为“明德讲堂”演讲嘉宾,来与国科大学子分享自己的学习和科研经历的。

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杨振宁回忆在美科研生涯
  在与学生们现场交流之前,97岁高龄的他已经脱稿侃侃而谈了四十五分钟。“我刚才讲过,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。”
  “而现在,是大对撞机‘没落’的时候了。”
  杨振宁直言:“在我在美国做研究生的时候,这个领域刚开始大放光彩。也可以说这几十年来,它是大家认为物理学最最重要的发展领域。可是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。”
  “可是多半人还不知道。”
  杨振宁早在上世纪八十年代就表述了这样的观点。
  那时他在美国参加了一个国际性的研讨会。在会上,物理学家们讨论以后十年高能物理向什么方向发展。谈及大型对撞机,杨振宁在那个会上讲了一句话:
  “The party is over。”
  “什么意思?盛宴已过。”坐在沙发里的杨先生挥挥手,补充翻译道。

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The party is over。
  杨振宁表示,自己当时就看出来,上个世纪五六十年代是高能物理的高潮,可是到了八十年代的时候,高能物理重要的观念都已经有了。“后面虽然还可以做,可是没有重要的新观点出来,尤其对于理论物理学的人来说,没有新观点,你做不出东西来,所以我那时候就讲了这句话。”
  “不幸的是很多年轻人没有听进去我这句话,或者是他们只知道跟随老师,那些老师没有懂我这句话。所以今天我才讲得更清楚一点。”
  而自从在2016年发表文章明确反对建造大对撞机后,杨振宁也听到了很多批评的声音。“有人跟我说,杨振宁你这话完全错误。因为希格斯玻色子的发现就很重要。”
  2012年科学家宣布发现了一个新粒子,与希格斯玻色子特征有吻合之处。2013年3月14日,欧洲核子研究组织发布新闻稿表示,先前探测到的新粒子是希格斯玻色子。
  这一成果也很快获得了诺贝尔物理学奖。
  “这个贡献重不重要?当然重要。它证明了上世纪的那些理论是对的。”杨振宁说,“可是这重要的贡献的理论起头,不是现在,不是20年前,也不是30年以前,而是上世纪五六十年代了。”
  希格斯玻色子的实验,是6000人合作的结果。每篇论文的署名自然也是好几千人。
  “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。”杨振宁说,“别的国家没钱,大家说中国有钱。”
  “我知道我的同行对我很不满意,说我(的反对)是要把他们这行给关闭掉。可是这个对撞机要花中国200亿美元,我没办法能够接受这个事情。”杨振宁说。

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“我没办法能够接受这个事情”
  这句话引来现场一些观众的掌声。但先前提问的那位研究生非常不服气,他接着向杨振宁“挑战”:
  “您讲到科研成功的第一步就是兴趣,我们对高能物理是有兴趣的。200亿美元的经费也是一个长期的投入,我们并不是一年就把它花完,与其分散做很多小项目,我们想的是做一个大项目。而且高能物理到底有没有前途,不是还得靠我们的努力吗?”
  杨振宁表示赞赏这位研究生的态度。但是他反问道:高能物理的研究,是不是目前整个世界科技发展的总趋势呢?
  在他看来,整个的科技发展以及每个科技领域内部的发展,都是在经常地改变。19世纪的物理学所研究的东西、研究的方法、研究的态度,跟20世纪是不一样的;那么21世纪物理学发展的趋势、研究的题目、将来成就的方向,跟20世纪也是完全不一样的。

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交流中开怀大笑
  “20世纪后半世纪最红的物理学是高能物理。而上世纪非常红的东西,到这个世纪还继续红下去,是很少有的。你为什么不考虑21世纪将要发展的是什么呢?”他再次反问。
  杨振宁以自己戴了二十年的助听器为例,这方面的技术不断更新换代,他每隔几年换的新助听器性能越来越好,特别最近两年有革命性的进展。而这一进展则来源于丹麦学者对于声学的研究。
  他相信这方面的科技还会继续发展,也是一个很有前途的研究方向。
  杨振宁最后直截了当地说:“我懂高能物理,我认为你不要走这个方向。”
  一直站在杨振宁身边主持演讲和互动环节的国科大校长、中科院院士李树深笑着接过了话茬:“我曾经听过清华大学朱邦芬老师的一个报告,介绍杨先生的为人和学问。其中朱老师给杨先生的一个评价就是率真。的确,杨先生对待问题的态度就是如此率真,毫无保留地把自己的观点贡献给大家。”(肖洁)(文中图片均为杨天鹏摄)

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李树深校长(左)担任讲座主持人
 零距离 发表于: 2019-3-24 22:53:00|显示全部楼层

中科院高能所所长:中国需要大型对撞机,造价约360亿

源自:新京报
原文标题:中科院高能所所长:中国需要大型对撞机,造价约360亿

  新京报快讯(记者:倪伟)中国科学院高能物理研究所所长、中科院院士王贻芳3月23日在“我是科学家”演讲中透露,热议已久的中国正负电子对撞机(CEPC)预计造价360亿元,按照“激进”的计划,如果2022年开始建设,2030年可以完成。
  3月23日,由中国科协科普部主办、果壳承办的“我是科学家”演讲活动年度盛典在中国科技馆举行。王贻芳在演讲中表示,中国大型对撞机周长将达到100公里,是目前全球最大、能量最高的粒子加速器──欧洲大型强子对撞机(LHC)周长的三倍多。CEPC的目标,将是制造和研究被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子。
  王贻芳将CEPC比作“希格斯粒子工厂”。他说,目前全球对希格斯玻色子的研究尚不完备,这影响了粒子物理领域标准模型等问题的解决,使我们无法更深入地了解物质世界的本质。
  为什么需要一个大型对撞机?王贻芳说,当电子或质子速度越快、能量越高,就越能观测到其物质结构。研究粒子物理,到最后就是想尽一切办法把电子或质子加速到非常高的能量,这就需要由大型对撞机来完成。欧洲大型强子对撞机在2012年发现了希格斯玻色子,并产生了诺贝尔物理学奖。而CEPC有望大大提升希格斯玻色子的探测精度,获得更深入的科研成果。
  “按照我们现在非常激进的计划,2022年开始建设,2030年完成。”王贻芳说,中国的竞争对手欧洲核子中心今年也公布了未来环形对撞机计划,几乎跟中国完全一样,计划2030年开始建设,2040年建成。如果中国能够提前建成,作为一个国家科研中心,对人才引进和培养、国际化体制建设、经济发展等都会起到重要作用,使中国兴建的国际大科学装置引领世界。
  据公开资料,“中国天眼”FAST(500米口径球面射电望远镜)造价约人民币6亿~7亿元,王贻芳透露,CEPC预计造价360亿元。建设一个CEPC,相当于建设60个“天眼”。但王贻芳认为这并不贵,欧洲未来环形对撞机一期计划花费90亿欧元。
  “这样一个装置对中国科学发展是一个巨大机遇,让中国对人类文明有更大的贡献。我们做很多‘小东西’,不如建一个大的。”王贻芳说,根据国际研究,大型加速器一般来说投入产出比大概为1:3左右,也就是投入一块钱,会有三块钱的产出。同时,建造对撞机也会使得中国很多技术真正走到国际最前沿。
  当天,嫦娥四号探测器项目执行总监张熇、中国科学院院士叶叔华、中国科学院院士王志珍、清华大学社会科学学院院长彭凯平也发表了演讲。
⊙记者:倪伟 编辑:马瑾倩 校对:郭利琴
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 蓝色简单 发表于: 2019-2-14 20:38:00|显示全部楼层

到底建不建超级对撞机?中国在争论欧洲公布了方案

源自:澎湃新闻
  2月14日下午6点,王贻芳院士登上了飞往美国华盛顿的航班。他是要参加美国科学促进会年会,并在大型科学研究设施的全球合作分会上,介绍中国科学家的观点。全球化不仅在经济领域,在科学研究上也很重要,特别是在大型科学研究设施上。
  作为中科院高能物理所所长,王贻芳是大型环形正负电子对撞机(CEPC)的主要提出者和推动者。当国内还在质疑这样的大型环形对撞机在科学上是否必要、300亿人民币的预算是否太高、工程的技术方案是否可行时,欧洲核子研究中心(下称欧核)在春节前夕公布了他们的未来环形对撞机(FCC)的《概念设计报告》,人家也要投巨资分两步建设下一代的超级对撞机。
  一向四处回答质疑的王贻芳现在要到国际高能物理舞台上谈谈怎样与人合作了。
  超级对撞机,我们建还是不建,确实是个问题。

建超级对撞机中国的重大机遇
  2012年,中国高能物理学家提出了CEPC计划。然而,计划甫一提出,就在科学界掀起轩然大波。
  支持者主张,超级对撞机是中国高能物理学的一个重大历史机遇,一个能够领跑世界的机会;反对者认为,建超级对撞机耗资巨大,像无底洞,性价比不高,在国家科研经费投入总体相对稳定的情况下,这样的工程将会挤占其它研究的份额。
  去年11月14日,有上千位世界各国科学家参与的、用时6年的中国CEPC《概念设计报告》完成。这些世界高能物理顶级科学家认为:探索宇宙早期演化、研究“反物质丢失之谜”、寻找暗物质、寻找新的物理规律、研究真空稳定性等是高能物理下一步的发展目标。中国CEPC有望达到科学目标。
  2个月后,欧核也公布了未来环形对撞机的《概念设计报告》。
  对比中欧方案,可以发现,欧核的FCC与中国的CEPC大同小异:都是周长100公里,都走先电子对撞后质子加速的技术路线。当然,两者的造价不一样,中国的全部费用约为欧核费用的一半左右。
  有意思的是,中国CEPC的一期工程计划2030年完成,二期工程计划2040年完成;而欧核的FCC一期工程计划在2040年前后完成,二期计划能在2050年代后期投入使用。前后相差基本都是10年。
  王贻芳在接受科技日报记者独家专访时说,在工作模式上,欧核的FCC是从低能到高能逐渐增加,而中国的CEPC则可以做到高能低能随时切换。“我觉得CEPC的工作模式更好一些,可以根据不同的科学目标,灵活选择不同的工作模式。而FCC的工作模式却是固定的。”
  虽然目前欧核与中国都提出了自己的超级对撞机设计方案,但双方都处于准备阶段,都没有开始建设。
  王贻芳认为,到目前为止,我们还没有与其他国家和地区在最热门和关键的大科学装置上开展过直接竞争,我们更多地是在做填补空白和拾遗补缺的工作。“建设超级对撞机,对中国高能物理来说是一次重大机遇。我们有10年的窗口期,有非常大的把握取得成功,可能改变世界高能物理研究的格局。如果错过这个机遇,我们就只能继续做拾遗补缺的工作了。”

欧核方案验证了中国方案的可行性
  中国的CEPC计划提出后引起国际社会广泛关注,随后不少国家也提出了各种不同的超级对撞机建设方案。2013年,欧核提出了FCC方案,其中发展质子对撞机为首选,虽然也有人提出电子对撞机的方案,但支持者不多,大部分人都认为高能物理的未来是大型质子对撞机。
  “2012年之前,高能物理学家都认为高能加速器未来的发展趋势是直线对撞机,我们提出建设环形对撞机以后,在欧核内部引发了激烈辩论,最后他们才决定把环形对撞机作为发展超级对撞机的参考。”王贻芳说,欧核最初选择的路径是质子对撞机,而不是作为第一步的电子对撞机。
  事实上,我国科学家在国际上首先提出了先电子对撞再过渡到质子对撞这一大型环形对撞机的方案。但这一路径当时并没有得到全球科学家,特别是欧核的认同。
  经过5年多的研究,大家逐渐认识到,先电子后质子,无论从科学上还是从技术上,都是最可行的方案。欧核的FCC方案最终也选择了此路线。这从科学和技术两方面证明了中国CEPC设计方案的正确性。
  规模大,投资高,但科学前景光明。建还是不建,这是分别摆在中国和欧盟面前的一道选择题。
源自:李大庆 陆成宽/科技日报
 帮5买 发表于: 2018-12-28 17:42:00|显示全部楼层

王贻芳:若对撞机做不成,也不一定是杨振宁反对造成的

源自:新浪科技-自媒体综合
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源自:中国新闻周刊

原文标题:科学到底有没有用?这位当代中国最重要的高能物理学家这么问

  王贻芳,中国科学院院士、中科院高能物理所所长,获得“基础物理学突破奖”的首位中国科学家。2012年,他领导的大亚湾中微子项目发现新的中微子振荡模式,被《科学》杂志列为当年全球十大科学突破。王贻芳领导的环形正负电子对撞机项目如果建成,将是世界上最大的对撞机。
⊙记者:杨智杰

  本文首发于总第882期《中国新闻周刊》
  获奖理由──
  他是诺贝尔奖得主丁肇中的弟子,他测得的中微子振荡模式被誉为中国本土最重要的物理学成果。他是第一个获得基础物理学突破奖的中国人,他是当代中国最重要的高能物理学家。2018年,他领导的大对撞机项目《概念设计报告》正式出炉,他将向粒子物理学终极问题发起挑战。
  沿着北京玉泉路走到中科院高能物理所东门,一路上几乎看不到什么商铺,平日里,幽静的大院里走动的人也不多。2018年11月14日下午,高能所主楼的阶梯会议室里却坐满了来自世界各地的300多名高能物理学家和记者。座位不够,不少人挤在后门口的走道上。
  他们聚集在这里,是为了见证一个历史时刻──下午3点左右,身穿灰色西服的王贻芳在众人注视下走上台,接受项目经理娄辛丑代表工作组交给他的两大本环形正负电子对撞机(CEPC)《概念设计报告》,向全世界发布。
  CEPC的周长是目前世界上正在运行的最大的对撞机LHC的4倍,有国际高能物理学家称,CEPC可以大大地促进对物质最基本组成单元的进一步理解,解决我们对基本粒子标准模型的一系列困惑。
  2012年,CEPC的概念刚被提出,就引发了全世界的关注和讨论。今天,这个《概念设计报告》的公布则标志着,整个项目的加速器、探测器和土建工程的基本设计已经完成──如同盖房子,大家真正看到了实实在在的图纸。
  王贻芳是CEPC指导委员会主席,他还有其他头衔:中科院高能物理所所长、中科院院士。2012年,他所主导的大亚湾实验发现了新的中微子振荡模式,入选当年美国《科学》杂志评选的“2012年十大科学进展”。一时间,国内外科学界的目光聚焦在他身上。2015年,王贻芳成为首次获得基础物理学突破奖的中国科学家。
  6年后,CEPC项目再一次把他拉到公众视野当中。

“高冷”
  王贻芳的工作内容之一,是给专业以外的人解释自己到底在研究什么。
  物理学有很多研究方向,不同于光学、固体物理等分支能给普通人想象的空间,王贻芳研究的是基本粒子,比分子、原子、原子核还小,不懂行的人站在门外,觉得这一切陌生又虚无。
  2012年以来,王贻芳接受过大大小小的采访,都要做一些科普。2016年,他参加中央电视台的《开讲啦》。节目开场,他用最贴近生活的比喻来介绍自己研究多年的中微子──盖房子需要砖,所有的基本粒子都像是砖块,一起构成了宇宙。这些砖块共有12种,其中3种就是中微子。通过研究中微子,能够知道物质世界的构成、它们的相互作用,知道物质世界为什么成为今天这样的世界。
  研究粒子物理需要大科学装置,比如上世纪80年代建设的北京正负电子对撞机,再比如现在想要建造的环形正负电子对撞机(CEPC)。
  建设这些工程要花纳税人的钱,从政府部门到公众,自然希望了解的更多,王贻芳也承认,自己有义务去解释自己的工作。但在现实中,解释清楚往往并不容易。
  对听者而言,理解粒子物理是有门槛的,需要他们具备一定的物理学基础知识。王贻芳只好自己替他们在这个门槛前铺垫好台阶,但代价是他要花费更多的时间和精力。往往等到他讲完了基础知识,做好了铺垫,许多人又失去了兴趣。“有时候,这个沟通非常困难,有很多时候也会产生误解,你就要不断地去努力填补、解释、修正。”王贻芳说。
  拿他近些年在推动的CEPC来说,王贻芳最常听到的疑问是,“建造这个环形正负电子对撞机到底能干什么?”王贻芳回答,“研究希格斯粒子。”
  但是,2012年7月4日,欧洲核子中心已经宣布探测到希格斯粒子。人们追问,既然希格斯粒子已经被发现,为什么还要研究它?是不是在拾人牙慧?
  向普通大众讲解这件事情不太容易,王贻芳只好再打一个比方:中微子是在1956年被发现的,此后物理学家继续研究其性质,相关成果又诞生了3个诺贝尔物理学奖。实际上,物理学家关心的根本问题并不是新粒子,而是各种现象(包括新粒子)背后的物理规律。只要与新的物理规律有关,就很重要;如果仅仅和已知的物理规律有关,无论是不是发现新粒子,都不重要。
  希格斯粒子是一种极为奇特的基本粒子,人类对它的了解还远远不够,它是发现新的物理规律的最好窗口,也是粒子物理发展过程中不可跨越的一步。
  对于专业问题,王贻芳会耐心地讲解,但对于个人生活,他只用简短的话作答,并不在意是否冷场,有意将自己的生活和外界保持距离。他曾面对十多家媒体的追问,只用5分钟讲述个人经历,大部分的发言时间介绍团队的实验。他的同事评价他,“想从他嘴里挖出点有关他个人的故事或细节来,简直比做出中微子的实验数据还难!”
  在做电视节目时,王贻芳过于简洁的回答时而导致冷场,有嘉宾说他是话题终结者,王贻芳对此说,“这是我的缺点吧,但没办法改的。”
  高能物理所研究员沈肖雁是王贻芳在南京大学读本科的同学,她赞赏王贻芳这种直率的性格,表达观点简洁明了,这是在国外待久了的人所拥有的特质。
  对于媒体塑造的“高冷”形象,王贻芳看得很清楚,“媒体有时候需要给人贴一个标签,事实上,每一个人都是很复杂的,没那么简单,得看具体的事情。节目反映的是我的一个方面,但不是全部。”

“触类旁通”
  王贻芳的办公室里挂着4幅他参与的对撞机和中微子项目的照片,还有两幅是有鬼才之称的著名画家黄永玉送给他的字画。
  物理学家和艺术家是一个奇特的组合,他们的交情始于1980年代。
  1984年,王贻芳从南京大学物理系毕业。当时,诺贝尔物理学奖得主丁肇中向教育部建议,在中国选拔优秀的人才加入他领导的位于瑞士日内瓦的L3实验。直到现在王贻芳仍然觉得,当年收到通知参加并通过丁肇中的选拔考试,于他而言是一种运气,“很难说这是个必然的结果,有很多偶然因素在里面。”
  因为这个好运,王贻芳加入L3实验,前后在意大利待了将近10年。这期间,他结识了黄永玉。
  王贻芳打开话匣子,毫不吝啬地表达对这位前辈的尊崇:极为睿智,对很多事情有自己独到的想法,不随波逐流;在政治漩涡中保持了自己,既不失节,也不翻船;乐观对待所有的事情,从不怨天尤人;一生勤奋,想尽办法避免外界的干扰,集中全部精力在自己的兴趣和工作上。
  “不要刻意追求名誉、地位或者各种利益,这些是跟你本职工作无关的事情。本职工作,对黄永玉来说就是艺术;对我来说,就是科学。”从王贻芳对黄永玉的谈论中,能够清晰地感受到这位跨界的忘年交对他的影响。
  三十多年来,两人一直有来往,王贻芳学习到了很多东西。有一次,黄永玉问他,“我们画画需要有创新,你们科学是不是也这样?”王贻芳回答,“当然是这样。我们科学靠的就是要有新想法。无论是科学研究本身,还是为了实现科学目标所需要的技术手段,都要有创新。”听罢,黄永玉认为很有道理,当场为王贻芳写下“触类旁通”四个字。这幅字现在就挂在王贻芳的写字台后面。
  2006年,高能物理最高级别的会议国际高能物理大会在莫斯科举行。当时还在美国得州大学(达拉斯)任教的娄辛丑在会上第一次见到王贻芳,两人互不认识。他坐在台下,听王贻芳作介绍中微子实验的大会邀请报告。台下都是高能物理学的专家,有位元老级别的专家质疑王贻芳的大亚湾实验设想太简单,太理想化。王贻芳很镇定,一字一句地解释自己的想法和算法。娄辛丑当时就觉得,这个人不一般。
  2012年,娄辛丑从美国回到中科院高能所任职,并担任CEPC的项目经理。回来后他发现,王贻芳从来不会为了做成项目拉关系、请人吃饭或者送人东西套近乎,他只讲科学、技术、国家的需求和项目意义。
  作为高能所所长与几个重大项目的负责人,王贻芳压力很大。娄辛丑担心长时间高负荷工作下,王贻芳的身体受不了,就带他去健身房。结果刚领进门,王贻芳背着手扭头就出去了。
  王贻芳不爱运动,他的解压方式是跟朋友吃吃饭、聊聊天,或者睡一觉。沈肖雁和娄辛丑都发现,王贻芳在饭桌上是最放松的状态,他知识面广,话也变得多了起来。
  以吃饭解压,是王贻芳在瑞士和意大利时养成的习惯。他在L3实验室工作时,同组的人一周至少有两三次出去聚餐。王贻芳解释说,如果推辞不去,时间长了会和大家生分,没有好的关系,对工作也有影响。此外,他喜欢这个方式,工作结束后享受生活,吃饭放松后继续工作。
  当时,一起工作的都是外国人。在聚餐过程中,王贻芳学会了如何鉴赏各国的食物,学会品红酒,了解各国不同的文化。如今,同事都知道,王贻芳很会点菜,跟着他可以享受一顿美餐。王贻芳也会提醒自己的学生,在国外要“学会吃饭”。
  “也不能说吃饭很重要,但你最终要成长,会成为领导,要跟人打交道,所以,跟人吃饭,你得有个样子。不能说,作报告挺好,研究科学挺好,吃饭时啥都不懂,不像样子。”王贻芳对《中国新闻周刊》说,“只有各个方面都能够做得好,才能让人发自内心地尊重你,愿意跟你合作。”

“科学到底有没有用”
  2016年,央视《开讲啦》节目邀请王贻芳参加,给大家做有关中微子的演讲。王贻芳一开始拒绝了,他觉得公众对中微子实验肯定没有太大兴趣,自己讲太多不过是吹嘘一番。后来节目组再次邀请,王贻芳想了想,主动提出另一个题目,“科学到底有没有用”,这是他一直想讲的话题,这次演讲正好是一次机会。
  “你做的是什么,你这个有什么用?”王贻芳经常被问到这样的问题,而他通常的回答是“没什么用”,话题就聊不下去了。但是他强调,对当下没有直接、立刻的用处,不代表这件事情就没有意义,这种事情也是中国特别缺乏的东西。
  “事实上,我们现在已经看到了恶果。多年来,我们对基础研究的经费投入占研发投入的5%左右,远低于国际上15%的比例。这个恶果体现在,创新人才不足,教育水平落后。我们的创新效果不理想,基础科学不一定是唯一的原因,但绝对是拖后腿的。”王贻芳说。他曾在《人民日报》等媒体上发表文章,希望增加对基础研究的投入。他认为这是观念问题,需要努力推动其改变。
  为了推进CEPC项目,他也会去找专家和政府部门谈,跟他们讲CEPC对未来工业发展的重要性,但是很多时候,这不是唯一他想讲的话,很多话没办法说。
  那些没有说出口的话,是他想让对方改变对科学的看法,认识到基础科学对国家未来的发展到底能起到什么重要作用。
  高能物理不同于人们平常所理解的,只是在一间实验室里做实验,它往往是一项大工程。比如大亚湾中微子实验,王贻芳团队就在深圳郊区的高山里挖掘了一个山洞,在释放出大量中微子的核反应堆附近,安装了巨大的检测装置。CEPC是更大型的科学装置,拟采用100千米周长的对撞机环形隧道,至少会有两台探测器同时进行科学实验。
  王贻芳曾告诉沈肖雁,他读研究生期间,每周工作70个小时以上,“靠这样的努力,积累了很多方面的知识。”高能物理实验往往都是几百人的大实验,对于领导者而言,在学术水平过硬之外,还需要有其他方面的能力,比如调配物理、软件、探测器硬件、电子学等不同专业的人员,甚至还需要过问项目施工中遇到的各种问题。如果没有很好的协调能力与对大局的掌控力,就没有办法让来自世界各地的几百名科研工作者们信服。在沈肖雁看来,王贻芳正是有这样的能力,才会被推到领导人的位置。
  2012年大亚湾中微子实验之后,王贻芳团队开始进行江门中微子实验。相较于前一个项目,江门的规模提高了200倍,使用的设备和相关的技术需求都有很大的提升。这个项目已于2013年得到批准,2015年开工,预计2021年左右可以建成。
  眼下,王贻芳的精力还有一大部分都投入在CEPC的筹建上。如果立项,这将是中国基础研究领域投资最大的项目。2016年9月4日,杨振宁公开发布《中国今天不宜建造超大对撞机》的文章,将物理学界的争论引入公众视野。当天早上王贻芳就看到了这篇文章,随即写下《中国建造大型对撞机,今天正是时机》,次日早上就公开发表。
  两年后的今天,提到这件事王贻芳仍然有些激动。他承认杨振宁的科学成就很高,但每个人研究的领域不同,在高能物理实验领域,他认为自己更加熟悉、更加专业。
  王贻芳没有停留在单纯的辩论上,他和团队提出路线图,提出建造CEPC的一系列问题和困难、什么时候可以克服、需要付出什么代价、最终能做到哪一步、最后做到什么程度、这个程度有什么科学意义等。
  杨振宁的言论对王贻芳团队推动CEPC确实产生了负面影响,“本来很多人无所谓,或者说中性的,一听到他反对,就觉得可能有道理,也就跟着反对。或者有些人在某些位子上,本来是可以支持的,一看他反对,就不支持了,或者觉得这个项目有风险。”
  这样一个大型项目要得到国家批准,需要证明它的科学意义和现实可行性。王贻芳说,目前,科学意义已经研究清楚;在可行性上,团队已经识别了所有的问题和困难。在接下来5年左右的时间,他们的任务是开展研究,克服关键技术困难,做出更精确的价格估算。
  他坦言,目前项目还没有立项,谁也不能说CEPC一定能做成,做不成也不一定是杨振宁反对造成的。“但这个加速器一定有人做,只要有人做,这个事情的争论就有了结论。历史一定会给出这个结论。”
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 谁说的等待 发表于: 2018-12-4 10:42:00|显示全部楼层

中科院发布世界最大粒子对撞机蓝图,造价约欧洲一半

源自:新浪科技综合
源自:Nature自然科研

  主导这一项目的物理学家王贻芳向《自然》介绍了这一宏伟目标的最新进展。
  位于北京的中国科学院高能物理研究所(IHEP)里,物理学家们正在设计世界上最大的“粒子对撞机”。如果建成,这个周长达100公里的装置将使瑞士日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)的27公里大型强子对撞机(LHC)相形见绌,而且造价只有其一半左右。
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王贻芳为中国科学院高能物理研究所所长。
  这项耗资300亿元(约43亿美元)的大科学装置名为环形正负电子对撞机(CEPC),是高能物理研究所所长王贻芳的心血结晶。自从2012年在大型强子对撞机上发现名为希格斯玻色子的基本粒子以来,王贻芳一直在主导推进该项目开展。
  CEPC将通过撞击电子及其对应反物质正电子来产生希格斯玻色子。由于它们都是基本粒子,所以它们的碰撞结果比大型强子对撞机的质子-质子碰撞结果更干净,也更容易破译。一旦这一装置在2030年左右开放使用,物理学家就能在更精确的水平上研究这一神秘粒子及其衰变。
  两周前,高能物理研究所发布了具有里程碑意义的报告,对该对撞机的建造蓝图进行了规划。初期研发经费主要来自中国政府,但设计工作由全世界的物理学家合作完成,团队希望能从全球范围内获得资助。(该项目另一个筹划已久的竞争对手──“希格斯工厂”国际直线对撞机(International Linear Collider)的研究人员希望在今年年底前知悉日本方面是否愿意资助和托管这一工程。)
  设计蓝图显示,中国的对撞机将在地下100米处的一个“大圈”中运行,并安装两个探测器,但具体位置尚待确定。在其十年设计寿命结束时,正负电子对撞机可以升级为质子对撞机,设计运行能量将达到LHC峰值能量的七倍之多。在报告发布之前,《自然》就此项目专访了王教授。
  01:经过长达6年的设计工作,国际专家组认为该对撞机已准备就绪。可能最早于2022年开建。请问该项目最近有什么动向?
  我们目前正致力于技术研发。从来没有人建造过这么大型的机器,所以我们希望能最大限度地降低造价。它的技术规格与过去世界上的任何机器都不同,我们必须证明它的可行性。
  02:两年前,该对撞机的国际顾问委员会称该项目缺乏国际参与。请问,在国际合作方面有什么进展吗?
  并没有显著改变,主要因为该项目的国际参与度仍然受到各国际合作方财务承担意愿的制约。他们都很感兴趣,但他们需要得到资助机构的背书。他们正在等待中国政府表态是否愿意提供经费支持,而这一决定又取决于最终研发成果。
  欧洲核子研究中心正在商讨一项新的欧洲粒子物理战略计划,我们希望CEPC这一次能被纳入该计划。同时,美国也将开始类似的立项过程,约在明年或2020年。我们希望中国对撞机项目可以同时纳入这两个计划。
  03:2030年开始运行的中国对撞机将与欧洲核子研究中心计划建立的LHC的后继者展开直接竞争。你认为有必要建造一个以上的巨型对撞机吗?
  现在称其为竞争还为时过早。我认为有不同的提议并充分衡量每项提议的利弊是件好事。我们可以比较哪个提议的可行性更好,并让整个团体共同决定。
  04:您认为国际社会会承认中国是世界高能物理学的研究中心吗?我们知道中国的互联网并非完全自由开放,而且政府监管力度很大。
  成为这样的中心有助于中国实现进一步国际化,对世界更加开放,同时为整个科研共同体注入更多资源。人们一开始可能觉得与瑞士相比在中国做科研并不方便。但我们希望巨型对撞机落户中国会成为一件好事,至少对中国人来说是这样。
  此外,我不认为我们将是世界唯一的中心。历史上一直有许多粒子物理研究中心,虽然如今的中心数量一直在减少。但我真心希望我们不会是唯一的中心。如果一个领域没有竞争,那么这个领域会最终走向消亡。
  05:目前,中国正在经历一个加速器的繁荣发展期。请和我们分享一些这方面的计划。
  位于东莞的中国散裂中子源已经投入运行,虽然规模不大但整体精良。高能物理研究所还计划在北京怀柔建造一个周长为1.4公里的光源,耗资48亿元。这将是一种环形电子加速器,可以产生同步辐射,即极高强度的X射线。
  这些装置几乎对所有研究学科都很有用,包括材料科学、化学、生物学、环境科学、地质学和医学。我们相信政府会在明年初之前对该项目做最后批准,随即就能动土建造。我们相信它将是一台世界领先的机器。大多数光源是从现有机器升级而来,因此它们的功能有限。但是新光源没有限制,可以使用最好的配置和技术。
  06:你们的研究所还计划将一个能测量“宇宙射线”的高能粒子探测器放入中国的载人空间站上,中国载人空间站据悉将于2020年建造完成。这个探测器将起到什么作用以及如何改进现有实验?
  我们想知道宇宙射线来自哪里,以及它们如何获得如此高的能量。找到这些问题的答案有助于我们更好地理解宇宙。我们还想用它来搜索新的粒子,例如暗物质,这些粒子尚无法由地球上的加速器产生。目前,研究这一问题的最佳实验仪器之一是国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS),但它尚未发现证明暗物质存在的确凿证据。这意味着我们需要进行能够检测更多粒子和更高能量的实验。
  高能宇宙辐射探测实验(High Energy Cosmic Radiation Detection experiment)将能研究能量为AMS十倍左右的粒子,并以更高的分辨率测量这些能量。我们已经差不多完成了设计工作,现在正努力得到中国政府的支持。这个探测器耗资约在2-3亿美元之间,现已列入未来中国空间站的候选项目。等待是必然的,但我很乐观。
  07:您认为中国的高水平科学经费还能继续吗?
  中国政府当然很乐意支持科学研究。他们希望投入的每一分钱都是值得的,但有时候我们高能物理学会让他们失望,因为我们无法产生立竿见影的结果。
  08:美中之间的政治局势是否会影响两国科学家之间的关系?
  最近时局确实有些紧张。如果我们在中国组织一次会议,美国大学的人可以自由前来参会,但美国国家实验室的工作人员却表示他们无法获得许可。另一方面,中国科学家也很难获得美国实验室的邀请信。我真心希望这只是暂时的,希望国家政要能认识到科学交流和合作是互惠互利的。
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 一对山 发表于: 2018-12-1 08:23:00|显示全部楼层

环形正负电子对撞机完成概念设计

源自:中国经济网
原文标题:环形正负电子对撞机完成概念设计

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环形正负电子对撞机概念图。
  经济日报讯,记者:沈慧从日前召开的环形正负电子对撞机(CEPC)《概念设计报告》发布仪式上获悉:环形正负电子对撞机已完成概念设计,项目团队计划于2018至2022年间建成一系列关键部件原型机,并预计“十四五”时期开始建设,2030年前竣工。
  环形正负电子对撞机是我国高能物理学家于2012年提出的大型国际科学项目。“加速器周长达到100公里,与欧洲大型强子对撞机的前身LEP相比,亮度将提高1万倍,技术将有很大提高。”中国科学院高能物理研究所所长王贻芳表示,对中国的高能物理来讲,这是一个绝佳的历史机遇。借助该科学装置,可以进一步理解希格斯粒子的性质、宇宙早期演化、反物质丢失、寻找暗物质等一系列未解的关键科学问题,以及寻找新的物理规律。
  据介绍,该对撞机由两大部分组成,分别是加速器和探测器。加速器主要负责产生正负电子并加速,最终精确聚焦对撞、制造极端环境,产生具有科学研究价值物理事件。其主要组成部分是一个小型直线加速器,把正负电子的能量从零提升到10GeV;随后是一个和对撞储存环同样长度的增强器,把正负电子的能量继续提高到研究所需的值;能量达到研究所需后,就会送入两个储存环进行对撞,对撞机会采用连续注入技术,可以持续保持最高效的实验条件。而探测器原则上可以有多台,相当于具有可以高速、高精度拍照的立体显微镜,由多种不同子探测器组成,用来记录带电和不带电的各种微观粒子;同时,该“照相显微镜”也会采用最新的软件技术,与最新的大数据、机器学习等发展紧密相关。
  环形正负电子对撞机机构委员会主席、北京大学教授高原宁说,在为期10年的实验计划中,环形正负电子对撞机将生产超过100万个希格斯粒子、一亿W玻色子和近1万亿Z玻色子,这对于已有30年历史的北京正负电子对撞机和北京谱仪的研究,将是一个跨越式升级和历史的自然延续。
  高原宁表示,《概念设计报告》的发布标志着项目组已完成了整个项目的加速器、探测器和土木工程的基本设计。
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 谁说的等待 发表于: 2018-11-25 08:42:00|显示全部楼层

杨振宁等争议中挺进的中国大型对撞机:2022年开工

源自:新浪科技-自媒体综合
源自:DeepTech深科技

  北京时间 11月 24日,Nature 在其官网刊发了一篇与中国高能物理所(IHEP)所长王贻芳的访谈。全文并不算长,但却涉及中国超大量子对撞机的最新进展、中国未来在全球高能物理界的位置等关键问题,也不禁让人联想起此前一次源于丘成桐、杨振宁的现象级科学大讨论──中国到底应不应该建大型粒子对撞机。某种程度上,这一次的访谈可以被看做上一次讨论的延续。

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图丨 Nature 官网报道(源自:Nature)
  IHEP 的物理学家正在设计世界上最大的粒子对撞机。Nature 认为,一旦建成,这个 100 公里长的设施将使得欧洲粒子物理实验室在瑞士日内瓦附近建成的 27 公里长的大型强子对撞机(LHC)相形见绌,不仅如此,前者的成本只有 LHC 一半左右。这个价值上百亿的圆形正负电子对撞机(Circular Electron–Positron Collider,以下简称 CEPC)正是王贻芳的心血结晶。
  他从 2012年大型强子对撞机发现希格斯玻色子以后就开始领导该项目。CEPC 是通过撞击电子和它的反物质对应物──正电子──来生产希格斯玻色子。因为这些都是基本粒子,将其进行碰撞,就可以得到比 LHC 的质子-质子对撞更清晰的结果。所以若中国在 2030年开放该设施,物理学家们就可以开始研究神秘的粒子和其衰变过程。
  上周(2018年 11月 14日),IHEP 发布了一份里程碑式的报告,概述了对撞机的蓝图。研发初期的资金来自于中国政府,但设计工作是由国际上的物理学家合作完成的,设计团队希望获得世界各地的资金支持。蓝图显示,CEPC 将建设在地下 100米深处的一个圆形场地中,并且安装有两个探测器,不过目前探测器的安装位置还没有确定。CEPC 使用年限为十年,电子-正电子对撞机随后可升级为质子与质子之间的碰撞,能量峰值是 LHC 的七倍。

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图丨王贻芳(源自:中国科学院)
  王贻芳在访谈中也提到未来 CEPC 和 LHC 可能存在的竞争关系。“现在说这是一场比赛还为时过早。我认为提出不同的建议并彻底探讨没想建议的优缺点是好事。然后再由集体决定哪一个可行”,他说。
  值得注意的是,尽管这一次的访谈并未涉及此前王贻芳、杨振宁、丘成桐等人对于中国是否应该在现阶段建设超大对撞机的辩论,但王贻芳仍在采访中表达了建设超大对撞机对于中国的意义和价值所在。
  “我们希望对撞机带来的影响是正面的,至少对中国来说。此外,我认为 CEPC 不会成为世界唯一的中心。从历史上看,我们总是拥有许多粒子物理中心,尽管现在这样的中心越来越少。不过,我真的希望我们不会成为唯一一个。”,他说。王贻芳还表示,(中国成为全球高能物理中心)这有助于中国对外开放,变得更加国际化,它也将为科学界带来更多资源。

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图丨项目的选址地点(源自:http://cepc.ihep.ac.cn
  中国超大对撞机上一次大范围地出现在公众视野也是此前的那场辩论,其可追溯到 2016年早些时候。
  2016年 8月初,著名华裔数学家、1982年菲尔兹奖获得者丘成桐在接受新华社采访时,明确表示“希望在长城入海处建设下一代大型对撞机”。之后,丘成桐也撰文表达了对中国修建新一代大型对撞机的期待。
  丘成桐给出的理由是:探索高能物理前沿,寻找超对称粒子,吸引来自世界各地的一流科学家,将是中国“对国际科研、世界和平乃至人类文明的贡献,也是对中国国际形象的提升”。
  但著名物理学家、1957年诺贝尔物理学奖获得者杨振宁则提出了截然不同的看法。同年 9月,杨振宁发表长文表示了其反对意见,他认为,中国仍然是个发展中国家,大型对撞机可能会挤压其他基础学科的经费,而这样的对撞机想要寻找的粒子,“包括我在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想”。他估计,这个对撞机的造价可能需要 200亿美元(约 1350亿人民币)。
  两位传奇科学家的公开讨论迅速引起了全国性关注,也有越来越多的中国科学家加入到其中的讨论中,王贻芳便是其中一例,而他的立场是“挺撞”。在他撰写的《中国今天应该建造大型对撞机》中,他表示,“杨先生是我尊敬的科学家,但我更尊重科学和理性”。
  当时,王贻芳在文章中表示,在下一个五年计划开建大型对撞机,是我们在高能物理领域领先国际的一个难得的机遇,而从数字看,基础研究经费还有巨大的增长空间(大约每年 1000亿人民币以上),不存在挤压其他基础科学研究经费的情况。

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图丨王贻芳此前的文章(源自:中科院之声)
  我们不难看出,大型对撞机引发争议直接原因是投资巨大,根据王贻芳的文章,第一阶段的正负电子对撞机(CEPC)约在 2022-2030年间,工程造价(不包括土地、“七通一平”等)约 400亿元。如果第一阶段成功且有所发现,第二阶段的质子对撞机(SPPC)将启动,工程造价在 1000亿元以内,时间是在 2040-2050年左右。几百、上千亿元量级的投资在中国的基础研究项目中也是难以想象的,要知道,根据央广网数据,世界最大的射电望远镜、位于贵州平塘的 500米口径球面射电望远镜(FAST)项目概算总投资 6.67亿元。
  在最新的采访中,王贻芳也表示,“从来没有人建造过这么大的机器,我们希望最大限度地降低成本。它的规格与过去世界上任何机器的规格都不同,我们需要证明它是合理的”。
  除了成本讨论以外,王贻芳也回应了对撞机国际咨询委员会对该项目国际参与不足的问题。
  他透露,受到国际伙伴的财政支出限制,国际参与上暂无重大进展:“他们都感兴趣,但是他们需要得到相关的资助机构认可。他们正在等待中国政府对于是否为其提供资金的决定”。
  另外,王贻芳也提到,欧洲核子研究中心正在讨论新的欧洲粒子物理战略,美国也有类似的计划。“我们希望两者都能考虑 CEPC”,他说。

  除了粒子对撞机以外,王贻芳还谈到 IHEP 另一个值得期待的项目,包括东莞的散裂中子源正在良好运作,IHEP 还计划在北京怀柔建造一个 1.4 公里长的光源,耗资 48亿人民币。这是一种圆形电子加速器,可以产生同步辐射(一种强度极高的 X 射线)。这些对几乎所有研究学科都很有用,包括材料、化学、生物学、环境科学、地质学和医学。
  “我们相信政府将在明年年初之前完成该项目的最终审批,之后我们就可以开始建设了。我们认为它将是世界领先的机器。大多数光源是从现有机器升级的,因此限制很大。我们可以使用最好的配置,最好的技术,而且没有限制”,他说。

§ 参考文献
  https://www.nature.com/articles/d41586-018-07492-w
 一对山 发表于: 2018-11-16 08:53:00|显示全部楼层

美媒:中国将建周长100公里超级对撞机 设计公开

源自:参考消息
原文标题:美媒:中国将建周长100公里超级对撞机 国际物理界翘首以盼

  参考消息网11月16日报道 美媒称,中国正在建造一台几乎相当于大型强子对撞机四倍大小的对撞机。这台对撞机预计将在启动运行后的第一个十年里生产超过100万个希格斯玻色子。
  据美国《新闻周刊》网站11月14日报道,有关建造周长100公里的环形正负电子对撞机(CEPC)的计划最初于2012年提出,当时距离大型强子对撞机发现希格斯玻色子刚刚过去了几个月。现在,这个项目的研究人员发布了两卷设计报告,展示了他们过去6年的工作成果以及未来数十年的工作计划。
  报告显示,CEPC的大小远远超过了周长不足27公里的大型强子对撞机。报告还简要介绍了CEPC在开展物理实验的能力上如何比大型强子对撞机更胜一筹。科学家说,CEPC未来十年将生产100万个希格斯玻色子、1亿个W玻色子和近1万亿个Z玻色子。
  报道称,与大型强子对撞机相似,CEPC也是环形结构。CEPC将被安置于一条地下隧道中,它将由直线加速器、阻尼环、增强器和对撞机等部分组成。它将是一台双环对撞机,正负电子束在不同管道中沿相反方向循环运动。
  CEPC的隧道还可以用来安放一台超级质子对撞机──研究人员正在考虑相关建议。这台“超级对撞机”能够达到的能量将远远超过大型强子对撞机──后者的最大撞击能量为14万亿电子伏特(TeV),而超级质子对撞机可以达到70TeV。
  CEPC机构委员会主席高原宁教授表示:“《概念设计报告》标志着我们完成了整个项目的加速器、探测器和土木工程的基本设计。下一步将重点关注CEPC关键技术和原型机的研发。”
  中国科学院高能物理研究所在北京举办的一场活动中公布了这两卷《概念设计报告》。
  国际未来加速器委员会和亚洲未来加速器委员会主席、墨尔本大学杰弗里·泰勒教授说:“这是CEPC这样一个用于基础研究的大型科学装置的重要发展里程碑。毫无疑问,国际高能物理界非常希望参加CEPC的研发和将来的科学实验,这将会大大促进对物质最基本组成单元的进一步理解。”
  未来5年,科学家将开展广泛的研究,建造CEPC关键部件的原型机。他们还将建造对撞机的基础设施。CEPC预计将于2022年开始建设,2030年竣工。
  报道称,一旦CEPC取得成功,科学家希望超级质子对撞机将在本世纪30年代的某个时间开始运行。《概念设计报告》说:“作为一台能量前沿机器,超级质子对撞机能够发现一整套新的粒子。暗物质仍然是粒子物理学和宇宙学最令人费解的问题之一。弱相互作用大质量粒子仍然是暗物质的最佳候选者。”研究人员说,超级质子对撞机可用于“大幅拓展”弱相互作用大质量粒子的研究,这有可能为宇宙最大谜团之一提供答案。(编译/卿松竹)
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 谁说的等待 发表于: 2018-11-15 10:42:00|显示全部楼层

环形正负电子对撞机《概念设计报告》正式发布

源自:新浪科技综合
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CEPC团队、国际顾问委员会部分委员和《CEPC概念设计报告》国际评审委员会成员合影
源自:中科院高能所

  11月14日,环形正负电子对撞机(Circular Electron Positron Collider,CEPC)研究工作组正式发布CEPC 的两卷《概念设计报告》,分别是《概念设计报告──加速器卷》和《概念设计报告──探测器和物理卷》。在发布仪式上,中国科学院高能物理研究所所长、CEPC 指导委员会主席王贻芳院士代表 CEPC 研究工作组,正式公布CEPC《概念设计报告》。
  2012年,中国高能物理学家提出 CEPC 计划并随即启动该项目的预研后,仅用两年多时间就发布了CEPC 的《初步概念设计报告》,随后顺利通过国际评审并获得积极评价。之后,CEPC 的设计和预研究团队又经过三年努力,取得里程碑式进展──正式完成《概念设计报告》并得到国际权威专家的肯定。
  CEPC《概念设计报告》包含“加速器卷”“探测器和物理卷”两卷。分别阐述了加速器和探测器的可行性设计方案,以及该项目的科学意义。同时也详细的评估了 CEPC 相对于大型强子对撞机 LHC 在科学上的优势。该报告内容包含了上千位科学家在过去六年中的研究成果。
  CEPC《概念设计报告》的完成得到了广泛的赞誉和支持。
  “我为 CEPC《概念设计报告》中的重要成就送上真诚的祝贺。这是CEPC 这样一个用于基础研究的大型科学装置的重要发展里程碑”,国际未来加速器委员会和亚洲未来加速器委员会主席、墨尔本大学 Geoffrey Taylor 教授这样说,“毫无疑问,国际高能物理界非常希望参加 CEPC 的研发和将来的科学实验,这将会大大促进对物质最基本组成单元的进一步理解。”
  2017年诺贝尔物理学奖获得者、加州理工大学教授Barry Barish(领导LIGO实验发现引力波)祝贺说:“加速器的发展历史是实现越来越高的能量,并在过去几十年一直都是众多粒子物理重大发现所依赖的核心工具。而CEPC将延续这一伟大传统!我衷心祝贺CEPC《概念设计报告》团队做了如此出色的工作。”
  台湾大学教授、亚洲高能物理委员会主席侯唯恕代表亚洲高能物理委员会成员表达了祝贺:“我对 CEPC 研究团队投入时间和努力完成《概念设计报告》喝彩。这项工作的严肃性在全世界引起了越来越多的关注,并为下一步的《技术设计报告》和工程设计以及未来建设计划时间表的可行性奠定了良好基础。愿你们的毅力和努力结出硕果,能让未来亚洲真正拥有占世界主导地位的高能物理大型科学装置。”
  王贻芳指出:“CEPC概念设计报告的发表是一项重大成就。CEPC是一个大型国际科学项目,相信国际高能物理界能够共同努力,实现CEPC的建设。”
  CEPC机构委员会主席北京大学高原宁教授表示:“《概念设计报告》标志着我们完成了整个项目的加速器、探测器和土木工程的基本设计。下一步将重点关注CEPC关键技术和原型机的研发。希望今后能得到政府的积极回应。”
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新闻发布会现场
  《概念设计报告第一卷──加速器卷》介绍了加速器整体设计,包括直线加速器、阻尼环、增强器和对撞机。另外,还介绍了低温系统、土木工程、辐射防护等一系列重要支撑设施,以及讨论了CEPC 升级的可能选项。
  《概念设计报告第二卷──探测器和物理卷》展示了CEPC的物理潜力,介绍了探测器的设计概念及其关键技术选项,重点对CEPC的探测器和物理做了深入评估,并讨论了未来探测器研发和物理研究的初步计划。
  在 CEPC 的建设之前,必须以《概念设计报告》为基础完成关键技术预研,项目团队计划于2018-2022年间建成一系列关键部件原型机,验证技术和大规模工业加工的可行性。CEPC 预期于“十四五”开始建设,并于2030年前竣工。
  CEPC 初步实验计划是在质心能量240GeV处运行7年来研究希格斯玻色子,随后2年在91GeV 处运行用来研究 Z 玻色子和重味物理,另外计划一年时间在160GeV附近研究 W 玻色子物理。
  CEPC 未来可能发展方向之一是升级为一个超级质子质子对撞机(Supper proton-proton Collider,SppC),质心能量将达到100 TeV,可以在大范围内直接寻找新的物理现象和物理规律。
  CEPC是全球高能物理研究计划的重要组成部分,它的建成能够支持世界各地科学家进行广泛、深入的高能物理研究。通过全世界物理学家将共同努力,探索科学和技术的前沿,必将使我们对物质、能量和宇宙的根本性质的理解达到前所未有的新水平。

CEPC 背景介绍
  2012年7月4日,在欧洲核子研究中心(CERN)的对撞机LHC上工作的超环面仪器(A Toroidal LHC ApparatuS,ATLAS)和紧凑缪子线圈(Compact Muon Solenoid,CMS)两个实验同时观测到了希格斯玻色子,其质量比预期要小,只有约125 GeV。
  这一发现对下一代正负电子对撞机的发展具有关键指导意义──我们可以建造能量较低(只需要240GeV就可以大量产生)、实验环境更为干净、性价比更高的正负电子对撞机大量产生希格斯粒子从而对其进行系统研究,进而发现新的物理现象和物理规律。
  中国高能物理学家于2012年提出高能环形正负电子对撞机(Circular Electron-Positron Collider,CEPC)计划,这一大型科学装置拟采用100千米周长的对撞机环形隧道,至少会有两台探测器同时进行科学实验。CEPC计划与国际稍早的国际线性对撞机(International Linear Collider,ILC),紧凑型线性对撞机(Compact LInear Collider,CLIC),以及同时期的未来环形对撞机(Future Circular Collider,FCC)项目处于竞争地位。
  具体来讲,CEPC 由两大部分组成,分别是加速器和探测器。
  加速器主要负责产生正负电子并加速,最终精确聚焦对撞、制造极端环境,产生具有科学研究价值物理事件,其主要组成部分是一个小型直线加速器,把正负电子的能量从零提升到10 GeV;随后是一个和对撞储存环同样长度的增强器,把正负电子的能量继续提高到研究所需的值,比如120、80或者45GeV;能量达到研究所需后,就会送入两个储存环(也称对撞机)进行对撞,对撞机会采用连续注入的术(Top-Up),可以持续保持最高效的实验条件;真实的对撞机还有大量其它辅助设备。
  探测器原则上可以有多台,相当于具有可以高速、高精度拍照的立体显微镜,由多种不同子探测器组成,用来记录带电和不带电的各种微观粒子;同时,该“照相显微镜”也会采用最新的软件技术,与最新的大数据、机器学习等发展紧密相关。
  在为期十年的实验计划中,CEPC将生产超过100万个希格斯玻色子、1亿 W玻色子和近 1万亿 Z 玻色子。W和 Z 玻色子是弱相互作用力的媒介子。在 Z 玻色子的衰变中,还将生产出数十亿的底层夸克、粲夸克和陶轻子,这对于已有30年历史的北京正负电子对撞机和北京谱仪的研究是一个跨越式的升级和的历史的自然延续。
  对于中国的高能物理来讲,这是一个绝佳的历史机遇,一方面,该方案可以进一步理解希格斯粒子的性质、宇宙早期演化、反物质丢失、寻找暗物质、真空稳定性等一系列未解的关键科学问题和寻找新的物理规律。另一方面,中国有通过努力建成自己的希格斯工厂和国际领先的“创新合作平台”,成为该领域全世界的领跑者。
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