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正负电子对撞机对以后科研产生的巨大影响

来源:东方网    作者:    2020-07-21 19:00:09

北京正负电子对撞机的发明,在中国原子能事业史上无疑是具有时代性的,它是世界上八大高能加速器中心之一,在国际上具有崇高的特殊地位。

一个国家的发展离不开科学家的不懈努力,科学家一致的意见促进科技的进步,但在一些需花费巨额的领域,科学家们会各持己见,就如我国的粒子对撞机领域。

王贻芳院士和杨振宁教授就产生了巨大的分歧,这是怎么一回事呢?

王贻芳:对撞机必须要建!花360亿怎么了?杨振宁:你考虑得太少

背景介绍

加速器的设计人员在上个世纪50年代的初期曾设想过利用对撞束来获取更高质心系能量的目的,但在那个年代,科技不是十分的发达,且加速器中束流的强度过低。

同时不能满足束流密度高于靶的粒子密度,这也导致对撞机的设想没能得到足够的关注和重视。

随着科技的不断发展,人们积累了大量的技术,终于在1956年,人们开始掌握相关技术,并可以轻易地获取必要强度的束流,这一重大的收获也使得科学家们开始真正的研究对撞机。

粒子领域的研究本就需花费大量的钱财,科学家们为降低对撞机的造价,故采取了正负电子对撞机,该对撞机对技术的要求不高,且造价低廉,这也是正负对撞机成为科学家们首选的主要原因。

成功的背后总要付出巨大的努力,对对撞机的研究至今仍在继续,具有重大贡献意义的两台对撞机是在1961年开始运作的,这两台初代对撞机给了科学家们巨大的信心,此后又相继出现了很多能量需求低的电子对撞机。

随着电子冷却及随机冷却技术的成功,反质子束的性能也获得了极大的改善,技术的成熟,也使得束流可以积攒到相当大的强度,在这巨大强度的束流中有可能会在同一环中进行质子—反质子对撞。

1981年欧洲粒子中心将一台能量为400GeV的质子同步加速器改建成了质子—反质子对撞机,且在1983年的对撞机研究中发现了ZO粒子和W±。

对于粒子领域的研究,我国起步的较晚,故在是否建设对撞机方面,科学家们会有不同的看法,且王贻芳院士和杨振宁教授两人的看法最为激烈,且让我们了解一下他们二人的看法。

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建设对撞机,刻不容缓

任何事物只有当自己拥有时,才会觉得底气十足。看着国外日渐成熟的对撞机技术,王贻芳院士自会有点焦虑。王贻芳何许人也?

王贻芳1984年从南京大学毕业后就去了瑞士日内瓦的欧洲核子中心,在那里,王贻芳院士主要负责研究高能粒子,故他在粒子学领域造诣颇深,王贻芳自己也是长期从事着自己擅长的领域—高能物理实验。

作为我国高能物理方面的重要骨干之一,他为国家实现了无数个不可能。

其中最重要的当属王贻芳发现的第三种中微子振荡方式,全球物理学界的专家认为王贻芳的这一重大发现会让他获得诺贝尔奖的几率大幅度的上升,美国《科学》杂志评价这次的发现为“中国本土迄今为止最重要的物理学成果”。

王贻芳曾在《砥砺前行30载,而今迈步从头越》文章中描述道“我国高能物理实验领域以此为起点,从无到有,取得了令世界瞩目的进展。”这也验证了王贻芳对建设大型对撞机的决心。

对撞机的建设需花费巨资,大型对撞机的建设对以后的科研有着极大的帮助,各国也是看中了这一点才开始建设粒子对撞机的。

美国作为世界第一强国,自是不会放弃建设对撞机的,美国建设SSC(超导超级对撞机)的初期,对该大型对撞机的预算是40亿美元。

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但是随着建设对撞机进程的向前推进,以及资金的增长,美国在1993年停止了大型对撞机的建设工程,据了解,停建的原因是这项工程要想建设完成,预算的保守金额为200亿美元,这远远比一开始的预算翻了5倍,美国在1993年决定停建SSC时已经消耗了82亿美元,故美国最终停止了对撞机的建设。

尽管外界的反对之声很大,但这丝毫不能动摇王贻芳院士建设大型对撞机的决心。

以王贻芳院士为代表的人员认为在我国成功建设大型对撞机,可以在粒子对撞机领域领先其他国家,并且这项工程可以培养更加顶尖的科技人才以及吸引智力人才。

王贻芳院士自不会不知道美国停建对撞机的事,王贻芳院士认为我国的国体和政策与美国的制度是两个完全不一样的体系,且中国的制度更适合建设大型对撞机,虽然美国的SSC建设失败了,但这不代表在中国建设也会失败。

王贻芳院士于2019年3月23日在中国科技馆畅谈了自己对正负电子对撞机的了解以及正负电子对撞机对以后科研产生的巨大影响。

王贻芳院士不管在何地何处,总会津津有味地谈论正负电子对撞机的好处,即便面对杨振宁教授的质疑,王贻芳院士也毫无退缩之意。

且王贻芳院士曾在一次采访中就直截了当的表明中国需要建设对撞机,而且是刻不容缓。

王贻芳院士认为不论是哪一个文明或发达的国家,其最终的目的都是要对人类的知识和文明有着贡献的,知识的积累都是从无到有的。

且每个国家所作出的积极贡献都会被国际上的各个人民所认可,这才是有意义的,中国有这个实力,那么中国就应该为此做出贡献。

王贻芳院士认为中国现今的发展高速且人民的生活质量都得到了极大的改善,国家的财政十分的充足,故即便花费360亿用来建设大型对撞机也不会对国家的发展和人民的生活带来不好的影响,故无需担心资金的消耗。

任何事物都存在正反两面,面对王贻芳院士坚持建设正负电子对撞机的决心,杨振宁教授则是坚决反对建设对撞机的。

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对撞机是钓鱼工程,挤压科研经费

大家都知道钓鱼考验的是人们的耐心,但钓鱼也是有着一定的前提的,那就是有着充足的时间和能力。建设对撞机就好似钓鱼一般,时间固然是有的,但是金钱却有点匮乏。

为了反驳王贻芳院士的观点,杨振宁教授从多个方面分析了不该建设对撞机的缘由。

首先,从美国建设失败的SSC讲起,杨振宁教授认为美国大型对撞机建设失败的原因不仅仅是资金的不足。

更重要的原因是当时美国政府出现的赤字危机,且美国的两党在当时有着激烈的斗争,这也只是一部分的原因,另一部分的原因是美国政府当时与国际空间站之间有着经费争夺战。

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再次,建设对撞机工程就是一个无底洞,曾经参与过美国SSC建设的赵午教授就于2019年的12月18日在《知识分子》上发表了自己的看法,要想成功建设正负电子对撞机。

不仅需要物力人力财力,还需要知道建设该项目的核心目的是什么。虽然这是一项很好的工程,但需要考虑全面。

杨振宁教授认为中国目前仍然是发展中国家,国内还存在民生问题有待改善,民生是中国当前的首要任务,而建设对撞机不是,且建设对撞机需要花费大量的资金,故中国目前不能考虑建设对撞机。

再次,建设大型对撞机会挤压科研经费。国内科研的经费本就比发达国家要少,若再建设对撞机,那么其他科研经费就会被压缩,不利于其他科研的进展。

杨振宁教授认为建设正负电子对撞机本就是猜想,而要实现这种无实验根据的猜想也只能是“猜想加猜想”,不够现实。

且高能物理的前途本就不在于建设大型对撞机本身,而是在于“几何理论”和“新加速原理”。

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仁者见仁,智者见智。虽然两人是站在正方和反方的位置上,但他们的最终目的都是为了中国能有更好的发展。我们虽不是科研人员,但我们应该理解他们的良苦用心。

时代在进步,我们也不能停止前进的脚步。我们不能只是一味的幻想着自己的未来,而是要勇敢的迈步向前。

回首其建造过程却并不容易。其实早在1956年我国便有了了建造对撞机的计划,但因技术等多方面影响这一构想没能真正落地。直到八十年代,这一计划被正式提上日程。