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在正負電子對撞機建成30周年研討會上,中科院高能物理研究所所長王貽芳透露,目前,環形正負電子對撞機(CEPC)的預研經費已經到位,預研工作全面展開。這意味著世界上最大的電子對撞機項目正式啟動,該項目預計將耗資人民幣400億左右。
為什麼要造對撞機
上個世紀上葉,愛因斯坦的相對論和量子力學徹底改變了人們對微觀世界的認識,那些隱藏在宇宙最深處的秘密被人們一點一點挖掘出來。高能物理的研究成果顯著,原子彈、氫彈被一一製造出來。但是到了70年代,基本粒子的研究遇到重大瓶頸,很多急需驗證的理論,需要巨大的能量。即需要將電子或者質子加速到接近光速,碰撞,來尋找傳說中的「上帝粒子」-玻色子,以此驗證物理學標準模型。
超導超級對撞機(SSC)項目的失敗
面對高能粒子研究的瓶頸,美國科學家首先提出了一個宏大的計劃,要建造一個全世界最大的超導超級對撞機,總體預算83億美元。項目需建造一個80公里長的橢圓隧道,用來對粒子進行加速。然而該項目在前期投資20億美元後便停止了進展。美國國會以費用過大,建造該機器性價比過低而終止了該項目。1993年,項目停工,這意味著世界上最大的對撞機項目最終流產。
歐洲大型強子對撞機(LHC)
1994年,歐洲大型強子對撞機項目立項。借鑒於美國超導超級對撞機項目的失敗,歐洲大型強子對撞機的尺寸要小很多,因此也省錢很多。LHC包含了一個27公里長的隧道,坐落在瑞士與法國邊界,地下50之150米之間。2008年9月10日,LHC正式運行,成為世界上最大的粒子加速器。而它最主要的任務是尋找「上帝粒子」-希格斯玻色子。
中國超級對撞機
中國預研的超級對撞機周長將達到100公里,能量是歐洲大型強子對撞機的2倍以上,預期在2030年左右完成。據報導,科學家考慮在2040年,將電子對撞機升級為質子對撞機,屆時能量將達到目前最大對撞機的7倍。後期的投資費用很可能超千億人民幣,成為名副其實的人類大工程。
對撞機研究方向和其他聲音
超級對撞機的建造運行主要為了回答以下問題,
1、什麼是質量,根據愛因斯坦的質能方程,質量和能量是如何聯繫在一起的。
2、宇宙中是否存在暗物質,暗物質與我們見到的物質有什麼區別。
3、是否存在反物質,為什麼我們生活中找不到反物質等宇宙的本源問題。
4、是否存在四維空間,如果存在,人類如何去認識和利用思維空間。
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雖然對撞機研究的都是最尖端和前沿的問題,但是它的立項同樣遇到了很多反對的聲音,比如項目投資費用過於巨大,將會擠占其他科研經費,投入產出比可能過低,不經濟等等問題。還有人提出關於對撞機的安全問題,用接近光速的粒子對相撞,會不會產生小型黑洞,最終吞噬我們整個人類文明。這些看似腦洞大開的問題,都需要我們認真思考。
中國超級對撞機的建造,是大陸對科技前沿探索的欲望,也是大陸綜合國力提升的一次表現。