近年來,美國國家實驗室為粒子物理學制定了一項雄心勃勃的研究議程。伊利諾伊州巴塔維亞的費米國家加速器實驗室約有 170 名科學家和工程師一直在為國際線性對撞機 (ILC) 開發設計和技術,這臺擬議中的機器將透過將電子撞擊到其反物質對應物中來探索高能物理的前沿領域[參見巴里·巴里什、尼古拉斯·沃克和山本均的“建造下一代對撞機”;《大眾科學》,2008 年 2 月]。費米實驗室的另外 80 名研究人員一直在最終確定 NOvA 的計劃,這是一個位於明尼蘇達州北部的巨型探測器,可以回答關於中微子的基本問題,中微子是一種無處不在但又令人惱火的難以捉摸的粒子。但在 2007 年 12 月 17 日(科學家們迅速稱之為“黑色星期一”的日子),國會意外地大幅削減了 ILC 和 NOvA 的資金,使美國物理學的整個未來陷入疑問。
削減開支如此具有破壞性的原因是,喬治·W·布什總統和國會早些時候在 2007 年承諾大幅增加物理科學的預算。然而,為了趕在 2008 年的支出法案中削減足夠的資金以避免總統否決,立法領導人從美國能源部的高能物理資金中削減了 8800 萬美元。費米實驗室 2008 年的預算突然從 3.72 億美元縮減至 3.2 億美元。除了針對 ILC 和 NOvA 之外,國會還取消了美國對 ITER 的 1.6 億美元捐款,ITER 是一個旨在建造實驗性聚變反應堆的國際專案。
費米實驗室主任皮爾·奧多內宣佈,該實驗室將需要解僱 200 名員工,約佔其員工總數的 10%,並且剩餘的研究人員每月將不得不休兩天無薪假。這些措施將使該實驗室能夠繼續執行 Tevatron,其非常成功的質子-反質子對撞機,該對撞機目前正在競相尋找新粒子和額外維度的證據,然後更強大的歐洲加速器大型強子對撞機 (LHC) 將在今年晚些時候開始執行。但是,ILC 和 NOvA 預計將成為 Tevatron 關閉後費米實驗室的主要研究重點(Tevatron 計劃於 2010 年關閉),而現在這些專案的研究人員必須被分配到不同的工作或被解僱。“最大的影響是對實驗室的未來,”奧多內說。“我們現在沒有能力發展我們的未來。”
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設想的未來中很重要的一部分是擬議的 ILC,這是一個 31 公里長的設施,能夠詳細描述 Tevatron 或 LHC 發現的任何新粒子的特性。美國物理學家在開發對撞機的國際努力中發揮了主導作用,但突然的資金削減降低了該機器在美國本土建造的可能性。“ILC 將向前發展,但美國將落後,”對撞機全球設計工作的負責人巴里·巴里什說。該專案預計將產生技術進步,這些進步可能使醫療加速器和材料科學受益,巴里什表示,如果美國對 ILC 的支援沒有恢復,美國在這些領域的競爭力可能會下降。
NOvA 專案比 ILC 進展更遠;事實上,在宣佈削減資金之前,專案經理計劃今年春天升級通往明尼蘇達州站點的道路,以便他們可以開始運送巨型中微子探測器的建築材料,該探測器完成後將重達 15,000 噸。中微子有三種味道——電子中微子、μ 子中微子和 τ 子中微子——粒子不斷地從一種味道振盪到另一種味道;NOvA 探測器旨在測量在費米實驗室產生的 μ 子中微子在到達明尼蘇達州北部時有多少轉化為電子中微子。結果可能會揭示一個長期存在的謎團的答案:為什麼物質而不是反物質主導著我們的宇宙。
儘管 NOvA 尚未被取消,但暫停供資可能會導致其一些科學家放棄這項工作。“問題是,你是否可以將一個專案擱置一年,然後再次啟動它,”印第安納大學的 NOvA 發言人馬克·梅西耶說。“這發出的訊號是,‘去其他地方做你的研究吧。’”
分擔痛苦
費米實驗室並不是唯一一家因最近的預算削減而遭受重創的物理設施。國會
還取消了斯坦福線性加速器中心 (SLAC) 2008 年的資金,該中心與費米實驗室合作規劃國際線性對撞機。削減開支將迫使 SLAC 解僱 125 名員工,並提前結束其 BaBar 實驗(也稱為 B 工廠),該實驗正在尋找短壽命粒子(稱為 B 介子)衰變中電荷和宇稱對稱性的破壞。