直到最近，美國的粒子對撞機還是一種繁榮的物種，遍佈從東海岸到西海岸的各種場所。但現在它發現自己已瀕臨滅絕。
自2008年以來，美國的對撞機數量已從四臺銳減至一臺。而該物種的最後倖存者，位於紐約州阿普頓布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機 (RHIC)，可能很快也會成為預算困境的受害者，這場困境已經摧毀了許多其他重要的科學設施。就在去年，美國能源部 (DoE) 以財政約束為由，逐步淘汰了伊利諾伊州費米實驗室規模更大的萬億電子伏特加速器 (Tevatron)。越來越稀有的被稱為對撞機的這種裝置是一種粒子加速器，其中兩束高能粒子束相交，在巨型探測器內部迎頭相撞，物理學家可以透過分析碰撞碎片來尋找短壽命粒子或新物理現象的證據。
相對論重離子對撞機 (RHIC) 是目前正在接受審查的三個主要專案之一，原因是聯邦科學機構正在尋求在預算收緊的情況下協調其物理設施組合。美國能源部 (DoE) 和國家科學基金會已要求一個由德克薩斯A&M大學的羅伯特·特里布林 (Robert Tribble) 主持的核物理學家小組，就政府如何從有限的資金中獲得最大的科學產出提供建議。看來至少有一個耗資巨大的專案——相對論重離子對撞機 (RHIC)、弗吉尼亞州的托馬斯·傑斐遜國家加速器設施或計劃在密歇根州建立的稀有同位素束流裝置 (FRIB)——將成為成本削減的受害者。任何終止都將導致數百人失業，並影響數千名科學家使用者。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續報道關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。
布魯克海文實驗室核物理和粒子物理副主任史蒂文·維格多 (Steven Vigdor) 說：“這三件事……它們不可能都在能源部 (DoE) 被告知預計未來五年左右的預算範圍內。” “雖然可以想象，但我認為達成一個不涉及終止任何專案的折衷方案的可能性很小。”
相對論重離子對撞機 (RHIC) 擁有約 750 名員工，可能成為成本削減的最大目標。它的運營每年花費美國能源部 (DoE) 大約 1.7 億美元。但相對論重離子對撞機 (RHIC) 也是這三個設施中唯一一個目前正在執行的設施，而且它似乎正處於巔峰時期，最近剛剛升級。相對論重離子對撞機 (RHIC) 以接近光速的速度將質子或來自金、銅或鈾原子的重核撞擊在一起，以研究是什麼產生了質子的自旋以及宇宙在大爆炸後最初瞬間的組成。重離子的高速碰撞產生了一種近乎無摩擦的流體，稱為夸克-膠子等離子體，這是一種由構成所有原子核心的基本粒子組成的熱氣騰騰的大雜燴。夸克-膠子等離子體於 2005 年首次在相對論重離子對撞機 (RHIC) 中產生，那裡的科學家現在正在努力探索夸克和膠子在哪些溫度下從其流體狀態凍結成質子和中子。
與其他兩個設施一樣，相對論重離子對撞機 (RHIC) 也受到了核物理諮詢小組的高度推薦。美國國家研究委員會 2012 年的一份報告指出，已完成的相對論重離子對撞機 (RHIC) 升級和傑斐遜實驗室正在進行的升級是戰略性投資，對其利用“應成為未來十年美國核科學計劃的重要組成部分”。
特里布林小組在核科學諮詢委員會 (NSAC) 的主持下運作，該委員會為聯邦資助機構提供指導。特里布林小組委員會將於 9 月初在馬里蘭州舉行四天的會議，屆時各設施的代表將有機會為他們的專案進行遊說。“我們和其他實驗室都非常認真地對待此事，認為這對我們的持續運營以及稀有同位素束流裝置 (FRIB) 的持續建設構成了威脅，”維格多說。
每個實驗室都有其獨特的理由：例如，核科學諮詢委員會 (NSAC) 起草的2007 年長期規劃強調，傑斐遜實驗室的升級是美國核物理的首要任務。傑斐遜實驗室科學副主任羅伯特·麥基翁 (Robert McKeown) 說，這項升級將使實驗室粒子加速器中的電子束能量提高一倍，目前已完成大約三分之二。該機器已經為 2015 年之後恢復執行後的七到十年實驗排隊。傑斐遜加速器探索了幾個與原子核結構相關的問題，包括物質的基本粒子、夸克和膠子是如何束縛在質子和中子內部的。該實驗室今年從美國能源部 (DoE) 獲得了約 1.6 億美元的資金，其中包括用於設施升級的 5000 萬美元建設資金。
與布魯克海文不同，布魯克海文承擔了許多大型實驗，如果傑斐遜實驗室的加速器被取消資助，它基本上將不復存在。“我們是一個單一用途的實驗室，”麥基翁說。“因此，如果決定不繼續我們的電子加速器，那麼我們的處境將非常不同。”大約 700 個工作崗位依賴於該實驗室的持續運營。
密歇根州立大學計劃中的稀有同位素束流裝置 (FRIB)（發音為“eff-rib”）在 2007 年核物理優先事項排名中名列第二。該機器將按需生產各種奇異同位素——通常是不穩定的化學元素版本，其原子核中具有異常數量的中子。稀有同位素束流裝置 (FRIB) 將研究構成我們物理世界的元素的起源，其中許多元素誕生於恆星核心和超新星爆炸中，並且可以快速生產用於醫學研究和先進成像技術開發的同位素。
該設施仍處於設計階段，儘管美國能源部 (DoE) 尚未釋出正式的時間表和預算，但初步估計稀有同位素束流裝置 (FRIB) 是一個耗資超過 6 億美元的 10 年專案。然而，一旦建成，其運營成本可能低於傑斐遜實驗室或相對論重離子對撞機 (RHIC)，並且其工作人員將少得多。“但成為最便宜的可能與這裡無關，”稀有同位素束流裝置 (FRIB) 專案經理、密歇根州立大學核物理學家托馬斯·格拉斯馬赫 (Thomas Glasmacher) 說。“這有點像比較蘋果和雞蛋之類的東西。這是不同的科學，它們是不同的實驗。”
在採訪中，三個實驗室的代表都煞費苦心地避免貶低其他設施，而是選擇強調各自實驗的優點。“我們都在彼此的諮詢委員會中，”格拉斯馬赫說。“這是一個非常小的社群。”所有三個設施都備受推崇且需求量很大——即使是稀有同位素束流裝置 (FRIB)，即使在最好的情況下，它在未來許多年內都不會存在，但已經有 1000 多名科學家簽署加入其使用者組。
關閉這些專案中的任何一個都將擾亂一個領域，正如麥基翁所說，“美國在這個領域保持著前沿設施，並在世界各地擁有重要的領導地位。” 特里布林小組的任務是選擇三個令人不快的選項中哪個最不令人不快。“我不羨慕小組中的任何人，”格拉斯馬赫說。
布魯克海文的維格多也贊同這種觀點。“很難預測事情會如何發展，因為現在沒有簡單的解決方案，”他說。“每種可能的解決方案都伴隨著很多痛苦。”