據(jù)歐洲核子研究中心(CERN)官網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，經(jīng)過(guò)近兩年討論和審議，6月19日，CERN理事會(huì)全票通過(guò)新的《2020歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略》，這為歐洲粒子物理學(xué)未來(lái)的發(fā)展指明了方向，也將對(duì)全球粒子物理學(xué)未來(lái)的發(fā)展產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響。

粒子物理學(xué)領(lǐng)域的諸多發(fā)現(xiàn)改變了人們對(duì)宇宙的認(rèn)知，但宇宙間仍有很多奧秘有待揭示，例如暗物質(zhì)的本質(zhì)、正反物質(zhì)不對(duì)稱、中微子的質(zhì)量等?！?020歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略》致力于解決這些懸而未決的問(wèn)題。

CERN稱，新戰(zhàn)略確定的最高科學(xué)優(yōu)先事項(xiàng)是研究希格斯玻色子和高能量前沿探索。為此，CERN確定了“兩步走”的路線圖：先建造一臺(tái)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)——旨在獲得大量希格斯玻色子，再建造未來(lái)環(huán)形對(duì)撞機(jī)(FCC)。

CERN總干事法比奧拉·賈尼奧蒂對(duì)英國(guó)《自然》雜志表示：“我認(rèn)為對(duì)CERN乃至全球粒子物理學(xué)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，這都是具有歷史意義的一天。”

兩步走戰(zhàn)略

2012年，CERN的“當(dāng)家花旦”大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)首次發(fā)現(xiàn)所謂“上帝粒子”——希格斯玻色子，科學(xué)家認(rèn)為，希格斯玻色子有望成為開(kāi)啟新物理學(xué)大門的“鑰匙”。

據(jù)《自然》雜志6月19日?qǐng)?bào)道，為進(jìn)一步揭示希格斯玻色子的秘密，并推動(dòng)高能物理學(xué)的發(fā)展，CERN發(fā)布的新戰(zhàn)略擬建造一臺(tái)周長(zhǎng)100公里的圓形超級(jí)對(duì)撞機(jī)，而且，整個(gè)過(guò)程將分“兩步走”。

首先，CERN將建造一臺(tái)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，以制造出大量希格斯玻色子，并詳細(xì)了解其性質(zhì)。其次，在本世紀(jì)后期，正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)被拆除，并在此基礎(chǔ)上建造新的質(zhì)子對(duì)撞機(jī)——FCC。LHC的最大對(duì)撞能量為16太電子伏特(TeV);而FCC的最大對(duì)撞能量將高達(dá)100太電子伏特，其目標(biāo)是尋找新的粒子或自然力，并擴(kuò)展或替換現(xiàn)有的粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型。

賈尼奧蒂說(shuō)：“這是一個(gè)雄心勃勃的戰(zhàn)略，它以審慎而循序漸進(jìn)的方式概述了歐洲和CERN的愿景。”

據(jù)悉，LHC目前正在進(jìn)行升級(jí)，將于2021年5月重啟，并一直運(yùn)行到2024年底，2025年將再開(kāi)啟新一輪升級(jí)，直到“高亮度LHC”于2027年“閃亮登場(chǎng)”，并有望運(yùn)行至2038年。CERN計(jì)劃在高亮度LHC馬力全開(kāi)后不到10年時(shí)間內(nèi)，完成正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的研制工作。

《自然》雜志的報(bào)道指出，這臺(tái)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)將產(chǎn)生大量希格斯玻色子，從而使科學(xué)家能對(duì)希格斯玻色子開(kāi)展高精度測(cè)量，繪制希格斯玻色子與其他粒子相互作用的詳細(xì)圖景。

國(guó)際合作將更開(kāi)放深入

新戰(zhàn)略除了為歐洲粒子物理學(xué)的發(fā)展指明方向之外，也為未來(lái)可能的、更深入開(kāi)放的國(guó)際合作表明了態(tài)度。

科學(xué)界已經(jīng)廣泛認(rèn)識(shí)到粒子物理學(xué)將朝著更高能量和更小尺度邁進(jìn)，該戰(zhàn)略的另一項(xiàng)重要建議是，歐洲應(yīng)與世界各地的團(tuán)體攜手合作，研究建造能達(dá)到最高能量的下一代強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的可行性;還呼吁CERN參與由日本主導(dǎo)的國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)(ILC)的研制工作，ILC也旨在制造出足夠數(shù)量的希格斯玻色子，從而確定這種難以捉摸的粒子的性質(zhì)。

此外，新戰(zhàn)略還進(jìn)一步建議歐洲繼續(xù)支持日本和美國(guó)的中微子項(xiàng)目，與天體粒子和核物理領(lǐng)域廣泛開(kāi)展合作，與非歐洲國(guó)家持續(xù)開(kāi)展合作。

《自然》雜志的報(bào)道指出，鑒于FCC的造價(jià)高達(dá)210億歐元，因此，CERN除了從成員國(guó)獲得常規(guī)預(yù)算外，還不得不從其他國(guó)家尋求建造資金。

CERN前總干事克里斯·萊韋林·史密斯說(shuō)，可能需要美國(guó)、中國(guó)和日本等歐洲以外的國(guó)家加入CERN，以成立一個(gè)新的全球性組織。他說(shuō)：“新組織將需要一個(gè)新架構(gòu)。”

賈尼奧蒂說(shuō)：“我們將繼續(xù)加大并夯實(shí)CERN與各成員國(guó)及其他研究機(jī)構(gòu)之間的合作，這些合作是科學(xué)技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的關(guān)鍵，也將造福社會(huì)。”

期待“撞出一番新天地”

《2020歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略》還強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)加速器、探測(cè)器和計(jì)算技術(shù)的研發(fā)工作，這些技術(shù)不僅是開(kāi)展所有未來(lái)項(xiàng)目必要的先決條件，也將對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)潛在好處。

新戰(zhàn)略認(rèn)為，研究人員在加速器、探測(cè)器和計(jì)算技術(shù)等領(lǐng)域所取得的進(jìn)步將對(duì)醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)、航空航天應(yīng)用、文化遺產(chǎn)、人工智能、能源、大數(shù)據(jù)和機(jī)器人等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。此外，與大型研究機(jī)構(gòu)的合作有助于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。而且，對(duì)“初出茅廬”的職業(yè)科學(xué)家、工程師、技術(shù)人員和專業(yè)人員開(kāi)展相關(guān)培訓(xùn)也為各行業(yè)乃至社會(huì)儲(chǔ)備了寶貴的人才庫(kù)。

英國(guó)利物浦大學(xué)物理學(xué)家塔拉·希爾斯表示：“找到答案的唯一方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn);找到答案的唯一地方是我們尚未涉足之地。”

新對(duì)撞機(jī)或許可以為粒子物理學(xué)撞出一番新天地，再次刷新人類的認(rèn)知。(劉 霞)

關(guān)鍵詞： 2020歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略