中國希望在三年內建造一臺耗資50億美元的粒子加速器——搶在歐洲提議的巨型對撞機之前。 100公里長的環形正負電子對撞機 (CEPC) 旨在極其精細地測量希格斯玻色子——一種賦予萬物質量的神秘粒子。 這些資訊可以解答關於宇宙如何演化以及粒子為何以現在的方式相互作用的基本問題。
明年，CEPC 的提案將提交中國政府，以期納入下一個五年計劃。 根據 6 月 3 日釋出的綜合技術設計報告，如果該專案能夠獲得政府支援，建設工作可能於 2027 年開始，並將持續大約十年。 該報告估計，這個超大型對撞機的成本為 364 億元人民幣（52 億美元），這將使其在建設和執行成本上都遠低於歐洲耗資 170 億美元的未來環形對撞機 (FCC)。 如果獲得政府批准，歐洲的設施將於 2030 年代開始建設。
香港科技大學理論物理學家安德魯·科恩表示，在巨大的地下隧道內，CEPC 將以極高的能量將電子及其反粒子正電子撞擊在一起，產生數百萬個希格斯玻色子。 大量的希格斯玻色子將使研究人員能夠比以往任何時候都更詳細地研究該粒子。 透過更精確地測量希格斯玻色子，研究人員將能夠探索超出標準模型的問題——標準模型是關於宇宙構成的主要但尚不完整的理論——例如暗物質的性質以及宇宙中為什麼普通物質比反物質更多。
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中國科學院高能物理研究所 (IHEP) 所長、物理學家王貽芳表示，最新報告包括加速器佈局設計和元件原型的詳細藍圖。 報告還包括對三個潛在選址的評估：秦皇島、長沙和湖州。“我們現在確信這是一臺我們可以建造的真正的機器，”王貽芳說。
歐洲核子研究中心 (CERN) 位於瑞士日內瓦附近的粒子物理實驗室的物理學家弗蘭克·齊默曼表示，中國巨型機器計劃中的許多元件已經在該國的其他設施中進行測試。 其中包括北京即將完工的高能光源。 齊默曼說，鑑於中國已經擁有一個類似於 CEPC 的對撞機——北京正負電子對撞機——中科院高能所現在可能比歐洲核子研究中心在該領域擁有更多的專業知識。 齊默曼曾擔任 CEPC 技術設計報告審查委員會主席，也參與了 FCC。“他們取得了巨大進步，”他說。
來自國外的幫助
CEPC 國際顧問委員會成員科恩表示，技術設計報告表明，中國有能力在幾乎不需要國際研究人員幫助的情況下建造 CEPC 的加速器。“如果他們想建造加速器並向前推進，他們可以做到。” 但他補充說，中國可能需要借鑑外部專業知識來開發對撞機的探測器，而這並非該報告的重點。
馬薩諸塞州波士頓大學粒子物理學和量子場論歷史學家兼哲學家曹天予表示，CEPC 可能面臨的另一個障礙是在當前地緣政治緊張局勢的背景下吸引其他國家的資金。“我認為西方國家會更加抵制幫助中國，”曹天予說。
但獲得國際資金的挑戰並非中國獨有。 今年 5 月，德國政府表示不會支付其在 FCC 170 億美元價格標籤中的份額，這對該專案來說是一個重大挫折。
然而，王貽芳相信 CEPC 將是一項國際合作。 他指出，國際研究人員已經佔中國一些大型物理設施團隊的 30-50%，其中包括計劃於今年開始執行的開平江門中微子實驗室i。“我們相信 [CEPC] 情況也會類似，”他說。
與此同時，王貽芳和他的團隊正在編寫一份工程設計報告，其中將更詳細地概述 CEPC 的建設。“我們正在努力確保我們為這樣一個專案做好充分準備，”王貽芳說。
本文經許可轉載，首次發表於 2024 年 6 月 17 日。