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希格斯粒子碰撞事件“编辑推”9月28日，“知识分子”部收到匹兹堡大学物理天文系教授韩涛的邮件，附有在美国工作的32名物理学家共同写的复印件，表明了在中国今天建设大型对撞机的想法，“知识分子 部就这封信，与共同体的32名物理学家逐个联系寻求证据，在发布新闻前有31人的回信确认了复印系本人的真正意思表现，参加了签名。 值得注意的是，32名签名学家支持建设百亿预算的环状对撞机，认为二期工程的高能质子对撞机没有成为现在讨论的对象。 今年9月4日，杨振宁投稿了“知识分子”，首次就“中国今天是否应该建设超大型对撞机”发表意见后，第二天，“知识分子”发表了提议建设的中国科学院高能物理研究所所长王李芳的回应文，科技界 连续发行多个讨论复印件后，“知识分子”持客观中立态度，尊重原作者意见的充分表达，继续发行支持建设的32名美国物理学家的联合署复印件。 我们是在美国工作的中国高能物理学家，在大学或研究机构从事一线高能物理的科学研究和教育。 我们的研究方向包括高能物理理论、实验、加速器设计 我们最近在国内关注着关于“中国今天是否建设大型对撞机”的热烈讨论。 我们非常关心国内科技进步教育的迅速发展，而且现在的论题正是我们自己熟悉的专业，所以我认为我们应该对此从专业的角度提供一点分解和意见。 (1)在希格斯粒子和高能物理的重大挑战年，物理学家在欧洲核中心( cern )的大型强子对撞机( lhc )中发现了希格斯粒子。 这是高能物理的划时代发现 其发现是六十年代提出的希格斯机制、七十年代提出的粒子物理“标准模型”理论的巨大成功，标志着人类对自然基本规律的理解又向前迈进了一步。 希格斯粒子的发现也是几十年来无数高能物理理论家和实验家真诚合作的结果。 但随之而来的是希格斯粒子本身也带来了新的困惑和怀疑。 与自然界的其他基本粒子夸克、电子、中微子、光子等相比，希格斯粒子具有我们未见的特征。 那是其他基本粒子质量的起源，但我们不知道其组成和本身质量的来源。 而且希格斯粒子和自己的相互作用直接影响着宇宙的早期进化。 研究希格斯粒子可以为解释为什么现在宇宙中的物质比反物质多提供极其有用的线索。 希格斯可能是进一步处理通向更广阔未知世界的窗户和暗物质等许多重大问题的关键。 这些是物理界目前面临的最重要和最紧迫的问题，也是高能物理学为了进一步迅速发展而必须迎接的挑战和处理问题。 当然，对这些问题的深入研究是寻求物理学上新突破的宝贵契机，可以诱惑我们寻找更深层次的物理学规则。 高能物理学界在理论上提出了很多针对这些问题的可能处理方案，包括超对称性、多馀的空间维度、复合希格斯粒子模型等。 但是，如果没有实验证据，这些只不过是推测。 深入研究希格斯粒子的物理不仅仅是证实这一推测。 其物理目的是寻找这些重大问题的真正答案和线索，进一步加深我们对自然道路的理解。 (二)环状正负电子对撞机( cepc )希格斯工厂自1911年卢瑟福“碰撞”实验揭示原子结构以来，粒子加速器及高能对撞机是探索深层微观世界、发现新物理现象的重要工具，取得了许多革命成果 欧洲核中心的大型强子对撞机将人类自然界的探索推进到了微观世界的约10-9纳米的尺度(头发粗细的约百万分之一)！ 现在在高能物理迅速发展的关键时刻，我们需要新的对撞机来实现新的突破。 对撞机是一种特殊的粒子加速器，可以将电子、质子或它们的反粒子加速到空前的高能量，使其碰撞。 实验物理学家通过检测和分解这些激烈的冲突来探索微观世界的物理规律 由于研究冲突的细节需要大型和许多复杂的探测器，现在的高能物理实验一般不能用几个或几十个完成，通常由几千人的大型国际合作小组进行。 因为这次冲突的机会吸引了世界上许多一流的物理学家和技术人员。 它提供了交流平台，当然促进东道国科学、技术和制造的迅速发展。 欧洲核中心就是典型的例子 利用对撞机实现高能物理的迅速发展是利用望远镜实现天体物理的迅速发展不可或缺的工具 五十年来，任何新的基本粒子的发现，包括对粲夸克、奇夸克、底夸克及顶夸克进行比较的深入研究，带来了丰富的科研成果，诱发了高能物理学的迅速发展。 这包括在北京高能物理研究所建设的tau-charm工厂。 精密测量某个粒子的性质多指下一个新物理的能量标志。 典型的例子是顶级夸克的质量 在顶级夸克被发现之前，标准模型参数的正确测量告诉了顶级夸克质量的大致范围。 这就像19世纪的天文学家通过扰动天王星的轨道来预测未知行星的质量和轨道，最终观测到了海王星。 希格斯粒子是最近发现的最神秘的粒子，建设仔细研究其性质的希格斯工厂在高能物理界是不可或缺的。 事实上，希格斯粒子发现后，国际上展开了这方面的热烈讨论。 目前，中国高能物理学家提出的“环正负电子对撞机( cepc )”是最理想的希格斯工厂。 对撞机的周长约为50-100公里，可以将正负电子加速到2500亿电子伏特的能量。 这是大量产生希格斯玻色子的最佳能量。 完成后，cepc在10年内可以生成约100万个希格斯粒子。 欧洲大型强子对撞机lhc可以产生越来越多的希格斯粒子，但强子作为复合粒子，参与强烈的相互作用，通过碰撞时产生的巨大“背景噪声”，我们精密地测量了这些希格斯粒子 根据计算，在希格斯工厂这样的理想实验环境下对这些希格斯粒子的深入研究可以使我们许多性质的测量精度提高到lhc的10倍以上，从而产生悬浮在粒子物理上的未解决的重大问题(质量起源问题，希格斯自身的动力学问题 进而，可测量的希格斯粒子的性质和标准模型预言的偏差可以揭示新物理的存在。 建设希格斯工厂是处理高能物理目前最紧迫的问题的道路上最重要的一步。 另外，可以降低运行能量成为z工厂，产生数百亿的z粒子，进一步正确地检查标准模型，寻找新的物理现象的痕迹。 cepc任务结束后，环对撞机可以升级到高能质子对撞机( sppc )，比lhc的能量提高了约7倍，预计将成为下一代高能物理的前沿。 但是有无sppc建设取决于lhc和cepc的结果、技术成熟度和未来资金的状况 关于sppc的物理讨论超出了我们现在想的范围 (三)领军国际高能物理美国从80年代开始热烈讨论“超导超级对撞机( ssc )”，目的是发现和研究希格斯粒子。 当时，世界上成千上万的科学家和工程技术人员聚集在美国，学术气氛活跃起来。 但是最终由于各种政治原因，美国政府于1993年宣布ssc计划结束。 这个决定对美国高能物理学来说是一场大灾难，而且对美国整体基础科学研究的负面影响至今难以消除。 除此之外，1994年，欧洲核中心cern批准了建设lhc的计划，高能物理研究中心从美国迁到了欧洲。 年，lhc发现了希格斯玻色子，达到了高能物理的新高峰。 希格斯粒子的发现当然是跨国科学家共同合作的结果，其中包括国内外中国科学研究者。 展望未来，lhc运行的欧洲核中心将在今后十几年里依然是世界高能物理无可争议的中心。 现在中国有很棒的机会和时机。 发现希格斯粒子后，进一步研究其性质成为大家都知道的紧迫问题。 欧洲核中心也在考虑建设同样的希格斯工厂。 但是，现在的大型强子对撞机将持续运行到2030年。 到目前为止，在欧洲核中心建设新的大型对撞机是不现实的。 美国现在的第一精力在于中微子实验和欧洲大型强子对撞机的支持，不能考虑将来的大型对撞机计划。 日本正在研究建设高能直线加速器( ilc )，其物理目标与cepc互补，同时与中国进行决策的时间段几乎相同。 但是，cepc在研究希格斯玻色子方面很有特点，只要及时启动，就可以和ilc强力竞争。 所以，从现在开始，中国大致有10到15年的黄金时代。 考虑到建设这样的大项目的周期，现在国内的科学家们正在开展预研，预计在2022年左右建设。 高能物理实验规模大、长、投入多 这决定了这个行业的实验项目有一定的垄断性。 如果中国能抓住机会开始这项工程，就能一举奠定国际高能物理上的领袖地位，维持几十年。 80年代改革开放以来，中国已经从贫穷国家迅速发展成为第二经济大国，创造了世界经济迅速发展的奇迹。 中国每个人的平均水平还远低于发达国家，但中国政府开始部署下一步快速发展的蓝图，加强创新型快速发展，加强国家科技和基础研究投入能力，着手建设大规模科学工程和国家实验室。 这是一个非常明智的选择 我们相信这将是中国科学技术迅速发展的新引擎。 建设cepc将是中国前所未有的规模基础科学项目。 正如高能所所长王李芳所说，该项目的建设预计从2022年到2032年每年大约投入30亿元人民币的资金，是国家每年基础研究投资的几个百分点。 有趣的是，中国对基础科学研究的投入比重逐年增加，有可能在国际上接近或赶上发达国家的水平。 从现在发表的数据来看，像cepc这样的项目没有超过中国的能力范围。 我们相信中国有能力。 另外，应该把握这个难得的机会，担负着探索希格斯粒子奥秘的重要作用。 (四)基础科学的投入和报酬基础科学研究是由人类对自然的好奇心驱动的，并不简单地以有无实际应用为初衷。 纵观人类五千年文明的历史，这种探索自然的精神是我们社会迅速发展前进的动力和源泉。 根据基础科学研究的结果创造的工业技术革命和飞跃的例子数不胜数 一百年前，爱因斯坦成立了广义相对论，得到了实验的实证。 没有这个理论的正确计算，gps就找不到你想去的地址。 没有量子理论，我们周围的各种电子器件和高端智能手机都无法想象。 高能物理研究是基础科学和高新技术研究中象征性的重要行业，使用手段涵盖行业，提出新的要求。 这是因为经常促进技术上的革命:加速器不仅被我们探索自然的一个工具，而且直接应用于其他物理学科、生物学研究、临床医学等。 其实世界上有数万台小型加速器在各行业工作，用质子和快中子源治疗肿瘤就是一例。 另外，我们每天离不开的网络，当时为许多世界各地的合作小组服务，为了及时获得大量的高能物理实验数据，出生在欧洲核中心cern。 它极大地改变了每个人的日常生活和交流方法，为社会创造了巨大的财富。 基础科学的投入仍是非常有效的人才培养方法 第一架超导对撞机是美国费米国立加速器研究所的泰巴龙。 于是发现了顶级夸克，还得到了很多其他重要的物理结果。 然后费米研究所成立了科学中心，培养了成千上万的博士生，训练了大学生，为中学生进行了科学启蒙。 现在，cern的大型对撞机lhc发现了希格斯粒子，继续探索自然界更深的奥秘。 仅lhc的cms实验就培养了约1750名博士，对科学、工业、经济、社会做出了巨大贡献。 另一个lhc中大型实验atlas的成绩相似 cern有2250多个在职员工、27个成员和附属成员国家，共同为国际化的科学城市做贡献。 中国在过去30年投入高能物理研究取得了令人瞩目的成果，包括今天的北京正负电子对撞机和大亚湾中微子实验及其重大成果，建设同时辐射光源、散裂中子源等科学平台为全国科技界服务。 中国现在提出的希格斯场( cepc )用于详细研究希格斯粒子、z粒子的性质。 这是高能物理研究的必由之路，具有极高的科学价值。 而且，它将成为中国在如此重大和领导的科学行业做出卓越贡献的平台，推动国内科技进步，使一些重要产品的国产化达到世界先进水平，形成国际科学和技术中心，促进国际双向交流与合作 像cepc这样的大科学项目也有助于提高整个社会对科学的关心，对学科教育事业的迅速发展产生极大的正面影响。 值得注意的是，建设cepc是一个非常大的工程项目，光有高能物理学家的参与是不够的。 土木工程、机械工程、材料工程、电子工程、大规模计算等其他行业的专家会找到他们的使用场所。 整个建设过程和建设后的运行每年可以吸引数千名国际科学技术人员参加工作。 他们的到来极大地刺激了周边经济的迅速发展，大大提高了中国的社会和国家整体形象和国际影响。 近年来，cepc已经成为海外高能物理学家，特别是年轻人关注的焦点。 cepc项目实施后，作为高能物理的中心，越来越多的海外人才回国具有效力。 (五)结语:中国建设大型对撞机的机遇当前，中国的高能物理研究面临巨大机遇。 北京正负电子对撞机从90年代开始运行 从此，中国的实验高能物理从无到有，从弱到强，取得了举世瞩目的成绩。 中国下一代高能物理学家已经有能力承担大型国际项目。 中国有基础，不仅有人来开展建设研究，国际合作也日益密切。 希格斯工厂这个项目得到了许多国际顶尖的理论、实验物理学家的支持。 纵观国际高能物理的环境，中国考虑建设大型对撞机的时机已经成熟。 大科学装置的预研、建设和投入，符合中华民族伟大复兴的步伐。 希格斯工厂cepc的建设及其科学成果是中国高能物理成为世界一流的一大飞跃。 我们热切希望这一天到来。 作为在海外工作的高能物理学家，中国能在这个行业领先世界，为基础物理做出贡献，我由衷地兴奋。 为了这个目标，我们希望全方位全力为我们作出贡献。 (“32位驻美物理学家联名:中国建设希格斯工厂的黄金机会」)(本文来自澎湃信息，越来越多的原始信息请下载“澎湃信息”APP )
