大型環(huán)形對撞機:中國CEPC“對撞”歐洲FCC
2月14日18時,王貽芳院士登上了飛往美國華盛頓的航班。他是要參加美國科學促進會年會,并在大型科學研究設施的全球合作分會上,介紹中國科學家的觀點。全球化不僅在經(jīng)濟領域,在科學研究上也很重要,特別是在大型科學研究設施上。
作為中科院高能物理所所長,王貽芳是大型環(huán)形正負電子對撞機(CEPC)的主要提出者和推動者。當國內還在質疑這樣的大型環(huán)形對撞機在科學上是否必要、300億元的預算是否太高、工程的技術方案是否可行時,歐洲核子研究中心(以下簡稱歐核)在春節(jié)前夕公布了他們的未來環(huán)形對撞機(FCC)的《概念設計報告》,計劃投巨資分兩步建設下一代的超級對撞機。
2012年,中國高能物理學家提出了CEPC計劃。然而,計劃甫一提出,就在科學界掀起軒然大波。支持者主張超級對撞機是中國高能物理學的一個重大歷史機遇,一個能夠領跑世界的機會;反對者認為建超級對撞機耗資巨大,性價比不高,在國家科研經(jīng)費投入總體相對穩(wěn)定的情況下,這樣的工程將會擠占其它研究的份額。
去年11月14日,有上千名世界各國科學家參與的、用時6年的中國CEPC《概念設計報告》完成。
對比中歐方案,可以發(fā)現(xiàn),歐核的FCC與中國的CEPC大同小異:都是周長100公里,都走先電子對撞后質子加速的技術路線。當然,兩者的造價不一樣,中國的全部費用約為歐核費用的一半左右。中國CEPC的一期工程計劃2030年完成,二期工程計劃2040年完成;而歐核的FCC一期工程計劃在2040年前后完成,二期計劃能在2050年代后期投入使用。前后相差基本都是10年。
王貽芳在接受科技日報記者獨家專訪時說,在工作模式上,歐核的FCC是從低能到高能逐漸增加,而中國的CEPC則可以做到高能低能隨時切換?!拔矣X得CEPC的工作模式更好一些,可以根據(jù)不同的科學目標,靈活選擇不同的工作模式。而FCC的工作模式卻是固定的?!?/p>
王貽芳認為,到目前為止,我們還沒有與其他國家和地區(qū)在最熱門和關鍵的大科學裝置上開展過直接競爭,我們更多地是在做填補空白和拾遺補缺的工作?!敖ㄔO超級對撞機,對中國高能物理來說是一次重大機遇。我們有10年的窗口期,有非常大的把握取得成功,可能改變世界高能物理研究的格局。如果錯過這個機遇,我們就只能繼續(xù)做拾遺補缺的工作了?!?/p>
此次公布的歐核方案進一步驗證了中國方案的可行性。中國的CEPC計劃在國際上首先提出了先電子對撞再過渡到質子對撞這一大型環(huán)形對撞機的方案。但這一路徑當時并沒有得到全球科學家,特別是歐核的認同。“2012年之前,高能物理學家都認為高能加速器未來的發(fā)展趨勢是直線對撞機,我們提出建設環(huán)形對撞機以后,在歐核內部引發(fā)了激烈辯論,最后他們才決定把環(huán)形對撞機作為發(fā)展超級對撞機的參考?!蓖踬O芳說,歐核最初選擇的路徑是質子對撞機,而不是作為第一步的電子對撞機。
經(jīng)過5年多的研究,大家逐漸認識到,先電子后質子,無論從科學上還是從技術上,都是最可行的方案。歐核的FCC方案最終也選擇了此路線。這從科學和技術兩方面證明了中國CEPC設計方案的正確性。
規(guī)模大,投資高,但科學前景光明。建還是不建,這是分別擺在中國和歐盟面前的一道選擇題。(作者:李大慶 陸成寬)