建设巨型加速器的设想是人类最具悬念的试验之一,由于工程浩大,所费甚靡,此类工程在各国都是受争议的项目。如今,继上世纪70年代中国研制成功北京正负电子对撞机之后,有相关机构提出建设新一代高能加速器的设想和方案。然而任何一个重大科学项目的上马都需要经过科学上和工程上的严格论证,以明确其必要性和可行性。
针对中国该不该建设巨型加速器一事,有评论文章提出一个很好的论点:“投巨资建设加速器,不应寄望于偶然发现”。对这一点,中国的高能物理学家在讨论北京正负电子对撞机后的发展方向时,多次涉及此问题,大家也都基本同意这一观点。直到2012年,我们提出了“两步走方案”来建设更高能标的巨型加速器,才初步解决这个问题。
“两步走方案”计划在2020-2025年间先开工建设能量为250GeV的高能正负电子对撞机,大量产生干净的希格斯粒子,并寻找新物理可能出现的迹象。如果一切顺利,有新物理的迹象,且质子对撞机被证明是有必要建设,且关键环节超导线技术取得突破的话,2040年左右再开始建设质子对撞机。如结果不如设想,则另作考虑。
这种“两步走”的计划是我们的方案与国外的不同之处。如果按国外的直接上质子-质子对撞机这一做法来,那么许文中说的问题就会存在。而我们的中国方案更加稳妥可行,容易满足科学、技术等各方面的要求和条件。
建设更高能标的大型加速器从正负电子对撞机起步有几大好处:一是能保证有重大科学产出,不会出现许文中担心的情形。
希格斯粒子是粒子物理中最重要的粒子,科学上对它的认识远没有结束,而发现了希格斯粒子的大型强子对撞机(LHC)不能完成这个任务。二是相对容易。中国有建设北京正负电子对撞机的经验,技术上起步容易,没有根本困难。且隧道建成,就占领了制高点,下一步无论是否建设质子对撞机,都处于主动地位。三是造价相对便宜。按CERN的经验,正负电子对撞机会比质子对撞机便宜3倍左右。四是可以赢得时间。
目前建设质子对撞机,技术上有重大困难,需要等待低温或高温超导技术的突破才行,否则造价是无法承受的。