直到最近，美国的粒子对撞机还是一种繁荣的物种，遍布从东海岸到西海岸的各种场所。但现在它发现自己已濒临灭绝。
自2008年以来，美国的对撞机数量已从四台锐减至一台。而该物种的最后幸存者，位于纽约州阿普顿布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机 (RHIC)，可能很快也会成为预算困境的受害者，这场困境已经摧毁了许多其他重要的科学设施。就在去年，美国能源部 (DoE) 以财政约束为由，逐步淘汰了伊利诺伊州费米实验室规模更大的万亿电子伏特加速器 (Tevatron)。越来越稀有的被称为对撞机的这种装置是一种粒子加速器，其中两束高能粒子束相交，在巨型探测器内部迎头相撞，物理学家可以通过分析碰撞碎片来寻找短寿命粒子或新物理现象的证据。
相对论重离子对撞机 (RHIC) 是目前正在接受审查的三个主要项目之一，原因是联邦科学机构正在寻求在预算收紧的情况下协调其物理设施组合。美国能源部 (DoE) 和国家科学基金会已要求一个由德克萨斯A&M大学的罗伯特·特里布尔 (Robert Tribble) 主持的核物理学家小组，就政府如何从有限的资金中获得最大的科学产出提供建议。看来至少有一个耗资巨大的项目——相对论重离子对撞机 (RHIC)、弗吉尼亚州的托马斯·杰斐逊国家加速器设施或计划在密歇根州建立的稀有同位素束流装置 (FRIB)——将成为成本削减的受害者。任何终止都将导致数百人失业，并影响数千名科学家用户。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续报道关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
布鲁克海文实验室核物理和粒子物理副主任史蒂文·维格多 (Steven Vigdor) 说：“这三件事……它们不可能都在能源部 (DoE) 被告知预计未来五年左右的预算范围内。” “虽然可以想象，但我认为达成一个不涉及终止任何项目的折衷方案的可能性很小。”
相对论重离子对撞机 (RHIC) 拥有约 750 名员工，可能成为成本削减的最大目标。它的运营每年花费美国能源部 (DoE) 大约 1.7 亿美元。但相对论重离子对撞机 (RHIC) 也是这三个设施中唯一一个目前正在运行的设施，而且它似乎正处于巅峰时期，最近刚刚升级。相对论重离子对撞机 (RHIC) 以接近光速的速度将质子或来自金、铜或铀原子的重核撞击在一起，以研究是什么产生了质子的自旋以及宇宙在大爆炸后最初瞬间的组成。重离子的高速碰撞产生了一种近乎无摩擦的流体，称为夸克-胶子等离子体，这是一种由构成所有原子核心的基本粒子组成的热气腾腾的大杂烩。夸克-胶子等离子体于 2005 年首次在相对论重离子对撞机 (RHIC) 中产生，那里的科学家现在正在努力探索夸克和胶子在哪些温度下从其流体状态冻结成质子和中子。
与其他两个设施一样，相对论重离子对撞机 (RHIC) 也受到了核物理咨询小组的高度推荐。美国国家研究委员会 2012 年的一份报告指出，已完成的相对论重离子对撞机 (RHIC) 升级和杰斐逊实验室正在进行的升级是战略性投资，对其利用“应成为未来十年美国核科学计划的重要组成部分”。
特里布尔小组在核科学咨询委员会 (NSAC) 的主持下运作，该委员会为联邦资助机构提供指导。特里布尔小组委员会将于 9 月初在马里兰州举行四天的会议，届时各设施的代表将有机会为他们的项目进行游说。“我们和其他实验室都非常认真地对待此事，认为这对我们的持续运营以及稀有同位素束流装置 (FRIB) 的持续建设构成了威胁，”维格多说。
每个实验室都有其独特的理由：例如，核科学咨询委员会 (NSAC) 起草的2007 年长期规划强调，杰斐逊实验室的升级是美国核物理的首要任务。杰斐逊实验室科学副主任罗伯特·麦基翁 (Robert McKeown) 说，这项升级将使实验室粒子加速器中的电子束能量提高一倍，目前已完成大约三分之二。该机器已经为 2015 年之后恢复运行后的七到十年实验排队。杰斐逊加速器探索了几个与原子核结构相关的问题，包括物质的基本粒子、夸克和胶子是如何束缚在质子和中子内部的。该实验室今年从美国能源部 (DoE) 获得了约 1.6 亿美元的资金，其中包括用于设施升级的 5000 万美元建设资金。
与布鲁克海文不同，布鲁克海文承担了许多大型实验，如果杰斐逊实验室的加速器被取消资助，它基本上将不复存在。“我们是一个单一用途的实验室，”麦基翁说。“因此，如果决定不继续我们的电子加速器，那么我们的处境将非常不同。”大约 700 个工作岗位依赖于该实验室的持续运营。
密歇根州立大学计划中的稀有同位素束流装置 (FRIB)（发音为“eff-rib”）在 2007 年核物理优先事项排名中名列第二。该机器将按需生产各种奇异同位素——通常是不稳定的化学元素版本，其原子核中具有异常数量的中子。稀有同位素束流装置 (FRIB) 将研究构成我们物理世界的元素的起源，其中许多元素诞生于恒星核心和超新星爆炸中，并且可以快速生产用于医学研究和先进成像技术开发的同位素。
该设施仍处于设计阶段，尽管美国能源部 (DoE) 尚未发布正式的时间表和预算，但初步估计稀有同位素束流装置 (FRIB) 是一个耗资超过 6 亿美元的 10 年项目。然而，一旦建成，其运营成本可能低于杰斐逊实验室或相对论重离子对撞机 (RHIC)，并且其工作人员将少得多。“但成为最便宜的可能与这里无关，”稀有同位素束流装置 (FRIB) 项目经理、密歇根州立大学核物理学家托马斯·格拉斯马赫 (Thomas Glasmacher) 说。“这有点像比较苹果和鸡蛋之类的东西。这是不同的科学，它们是不同的实验。”
在采访中，三个实验室的代表都煞费苦心地避免贬低其他设施，而是选择强调各自实验的优点。“我们都在彼此的咨询委员会中，”格拉斯马赫说。“这是一个非常小的社区。”所有三个设施都备受推崇且需求量很大——即使是稀有同位素束流装置 (FRIB)，即使在最好的情况下，它在未来许多年内都不会存在，但已经有 1000 多名科学家签署加入其用户组。
关闭这些项目中的任何一个都将扰乱一个领域，正如麦基翁所说，“美国在这个领域保持着前沿设施，并在世界各地拥有重要的领导地位。” 特里布尔小组的任务是选择三个令人不快的选项中哪个最不令人不快。“我不羡慕小组中的任何人，”格拉斯马赫说。
布鲁克海文的维格多也赞同这种观点。“很难预测事情会如何发展，因为现在没有简单的解决方案，”他说。“每种可能的解决方案都伴随着很多痛苦。”