近年来,美国国家实验室为粒子物理学制定了雄心勃勃的研究议程。在伊利诺伊州巴达维亚的费米国家加速器实验室(费米实验室),大约有170名科学家和工程师一直在为国际直线对撞机(ILC)开发设计和技术。ILC是一台拟议中的机器,它将通过将电子撞击到其反物质对应物上来探索高能物理的前沿领域[参见巴里·巴里什、尼古拉斯·沃克和山本仁志的《建造下一代对撞机》;《大众科学》,2008年2月]。费米实验室的另外80名研究人员一直在最终确定NOvA的计划,NOvA是明尼苏达州北部的一个巨型探测器,可以回答关于中微子的基本问题。中微子是一种普遍存在但又令人难以捉摸的粒子。但在2007年12月17日——这一天被科学家们迅速称为“黑色星期一”——国会出人意料地削减了ILC和NOvA的资金,使美国物理学的未来陷入了疑问。
削减开支之所以如此具有破坏性,是因为乔治·W·布什总统和国会在2007年初曾承诺大幅增加物理科学的预算。然而,为了削减2008年的支出法案,以避免总统否决,立法领导人从美国能源部的高能物理资金中削减了8800万美元。费米实验室2008年的预算从3.72亿美元骤降至3.2亿美元。
费米实验室并非唯一一家因最近的预算削减而遭受重创的物理设施。国会取消了美国为国际热核聚变实验堆(ITER)提供的1.6亿美元的资金,以及位于加利福尼亚州门洛帕克的斯坦福直线加速器中心(SLAC)的2008年资金,该中心在ILC的规划中与费米实验室合作。这些削减将迫使SLAC裁员125名员工,并提前结束其BaBar实验(也称为B-工厂),该实验正在寻找短寿命粒子(称为B介子)衰变过程中电荷和宇称对称性的破坏。
关于支持科学新闻报道
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,您正在帮助确保有关塑造当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
费米实验室主任皮耶尔·奥多内宣布,该实验室将需要裁员200名员工,约占其员工总数的10%,其余研究人员每月必须休假两天无薪假。这些措施将使该实验室能够继续运行其非常成功的质子-反质子对撞机Tevatron,该对撞机现在正在竞相寻找新粒子和额外维度的证据,然后更强大的欧洲加速器大型强子对撞机(LHC)将在今年晚些时候开始运行。但是,ILC和NOvA预计将在Tevatron于2010年关闭后成为费米实验室的主要研究重点,现在这些项目的研究人员必须被分配到不同的工作中或被解雇。“最大的影响在于实验室的未来,”奥多内说。“我们现在没有能力发展我们的未来。”
设想的未来很大一部分是拟议的ILC,这是一个31公里(20英里)长的设施[见上图],它能够详细描述Tevatron或LHC发现的任何新粒子的特性。美国物理学家在开发对撞机的国际努力中发挥了主导作用,但是资金的突然中断降低了该机器在美国本土建造的可能性。“ILC将继续推进,但美国将会落后,”对撞机全球设计工作的负责人巴里·巴里什说。预计该项目将产生有益于医疗加速器和材料科学的技术进步,巴里什说,如果美国对ILC的支持没有恢复,美国在这些领域的竞争力可能会下降。
NOvA项目比ILC进展得更深入。事实上,在宣布削减资金之前,项目经理已经计划在今年春天升级通往他们明尼苏达州站点的道路,以便他们可以开始为他们巨大的中微子探测器运送建筑材料,该探测器完成后将重达15000吨。中微子有三种类型——电子中微子、μ子中微子和τ子中微子——而且这些粒子不断地从一种类型振荡到另一种类型。NOvA探测器的目的是测量在费米实验室产生的μ子中微子中有多少在到达明尼苏达州北部时转变为电子中微子。结果可能揭示一个长期存在之谜的答案:为什么我们的宇宙是由物质而不是反物质主导的。
尽管NOvA没有被取消,但暂停资助可能会导致一些科学家放弃这项工作。“问题是,你是否可以将一个项目搁置一年,然后重新启动,”印第安纳大学的NOvA发言人之一马克·梅西尔说。“这发出的信号是,‘去其他地方做你的研究吧。’”