中国希望在三年内建造一台耗资50亿美元的粒子加速器——抢在欧洲提议的巨型对撞机之前。 100公里长的环形正负电子对撞机 (CEPC) 旨在极其精细地测量希格斯玻色子——一种赋予万物质量的神秘粒子。 这些信息可以解答关于宇宙如何演化以及粒子为何以现在的方式相互作用的基本问题。
明年，CEPC 的提案将提交中国政府，以期纳入下一个五年计划。 根据 6 月 3 日发布的综合技术设计报告，如果该项目能够获得政府支持，建设工作可能于 2027 年开始，并将持续大约十年。 该报告估计，这个超大型对撞机的成本为 364 亿元人民币（52 亿美元），这将使其在建设和运行成本上都远低于欧洲耗资 170 亿美元的未来环形对撞机 (FCC)。 如果获得政府批准，欧洲的设施将于 2030 年代开始建设。
香港科技大学理论物理学家安德鲁·科恩表示，在巨大的地下隧道内，CEPC 将以极高的能量将电子及其反粒子正电子撞击在一起，产生数百万个希格斯玻色子。 大量的希格斯玻色子将使研究人员能够比以往任何时候都更详细地研究该粒子。 通过更精确地测量希格斯玻色子，研究人员将能够探索超出标准模型的问题——标准模型是关于宇宙构成的主要但尚不完整的理论——例如暗物质的性质以及宇宙中为什么普通物质比反物质更多。
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中国科学院高能物理研究所 (IHEP) 所长、物理学家王贻芳表示，最新报告包括加速器布局设计和组件原型的详细蓝图。 报告还包括对三个潜在选址的评估：秦皇岛、长沙和湖州。“我们现在确信这是一台我们可以建造的真正的机器，”王贻芳说。
欧洲核子研究中心 (CERN) 位于瑞士日内瓦附近的粒子物理实验室的物理学家弗兰克·齐默曼表示，中国巨型机器计划中的许多组件已经在该国的其他设施中进行测试。 其中包括北京即将完工的高能光源。 齐默曼说，鉴于中国已经拥有一个类似于 CEPC 的对撞机——北京正负电子对撞机——中科院高能所现在可能比欧洲核子研究中心在该领域拥有更多的专业知识。 齐默曼曾担任 CEPC 技术设计报告审查委员会主席，也参与了 FCC。“他们取得了巨大进步，”他说。
来自国外的帮助
CEPC 国际顾问委员会成员科恩表示，技术设计报告表明，中国有能力在几乎不需要国际研究人员帮助的情况下建造 CEPC 的加速器。“如果他们想建造加速器并向前推进，他们可以做到。” 但他补充说，中国可能需要借鉴外部专业知识来开发对撞机的探测器，而这并非该报告的重点。
马萨诸塞州波士顿大学粒子物理学和量子场论历史学家兼哲学家曹天予表示，CEPC 可能面临的另一个障碍是在当前地缘政治紧张局势的背景下吸引其他国家的资金。“我认为西方国家会更加抵制帮助中国，”曹天予说。
但获得国际资金的挑战并非中国独有。 今年 5 月，德国政府表示不会支付其在 FCC 170 亿美元价格标签中的份额，这对该项目来说是一个重大挫折。
然而，王贻芳相信 CEPC 将是一项国际合作。 他指出，国际研究人员已经占中国一些大型物理设施团队的 30-50%，其中包括计划于今年开始运行的开平江门中微子实验室i。“我们相信 [CEPC] 情况也会类似，”他说。
与此同时，王贻芳和他的团队正在编写一份工程设计报告，其中将更详细地概述 CEPC 的建设。“我们正在努力确保我们为这样一个项目做好充分准备，”王贻芳说。
本文经许可转载，首次发表于 2024 年 6 月 17 日。