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大型環(huán)形對撞機：中國CEPC“對撞”歐洲FCC
2月14日18時，王貽芳院士登上了飛往美國華盛頓的航班。他是要參加美國科學(xué)促進會年會，并在大型科學(xué)研究設(shè)施的全球合作分會上，介紹中國科學(xué)家的觀點。全球化不僅在經(jīng)濟領(lǐng)域，在科學(xué)研究上也很重要，特別是在大型科學(xué)研究設(shè)施上。
作為中科院高能物理所所長，王貽芳是大型環(huán)形正負(fù)電子對撞機（CEPC）的主要提出者和推動者。當(dāng)國內(nèi)還在質(zhì)疑這樣的大型環(huán)形對撞機在科學(xué)上是否必要、300億元的預(yù)算是否太高、工程的技術(shù)方案是否可行時，歐洲核子研究中心（以下簡稱歐核）在春節(jié)前夕公布了他們的未來環(huán)形對撞機（FCC）的《概念設(shè)計報告》，計劃投巨資分兩步建設(shè)下一代的超級對撞機。
2012年，中國高能物理學(xué)家提出了CEPC計劃。然而，計劃甫一提出，就在科學(xué)界掀起軒然大波。支持者主張超級對撞機是中國高能物理學(xué)的一個重大歷史機遇，一個能夠領(lǐng)跑世界的機會；反對者認(rèn)為建超級對撞機耗資巨大，性價比不高，在國家科研經(jīng)費投入總體相對穩(wěn)定的情況下，這樣的工程將會擠占其它研究的份額。
去年11月14日，有上千名世界各國科學(xué)家參與的、用時6年的中國CEPC《概念設(shè)計報告》完成。
對比中歐方案，可以發(fā)現(xiàn)，歐核的FCC與中國的CEPC大同小異：都是周長100公里，都走先電子對撞后質(zhì)子加速的技術(shù)路線。當(dāng)然，兩者的造價不一樣，中國的全部費用約為歐核費用的一半左右。中國CEPC的一期工程計劃2030年完成，二期工程計劃2040年完成；而歐核的FCC一期工程計劃在2040年前后完成，二期計劃能在2050年代后期投入使用。前后相差基本都是10年。
王貽芳在接受科技日報記者獨家專訪時說，在工作模式上，歐核的FCC是從低能到高能逐漸增加，而中國的CEPC則可以做到高能低能隨時切換?！拔矣X得CEPC的工作模式更好一些，可以根據(jù)不同的科學(xué)目標(biāo)，靈活選擇不同的工作模式。而FCC的工作模式卻是固定的?！?/p>
王貽芳認(rèn)為，到目前為止，我們還沒有與其他國家和地區(qū)在最熱門和關(guān)鍵的大科學(xué)裝置上開展過直接競爭，我們更多地是在做填補空白和拾遺補缺的工作。“建設(shè)超級對撞機，對中國高能物理來說是一次重大機遇。我們有10年的窗口期，有非常大的把握取得成功，可能改變世界高能物理研究的格局。如果錯過這個機遇，我們就只能繼續(xù)做拾遺補缺的工作了?！?/p>
此次公布的歐核方案進一步驗證了中國方案的可行性。中國的CEPC計劃在國際上首先提出了先電子對撞再過渡到質(zhì)子對撞這一大型環(huán)形對撞機的方案。但這一路徑當(dāng)時并沒有得到全球科學(xué)家，特別是歐核的認(rèn)同?！?012年之前，高能物理學(xué)家都認(rèn)為高能加速器未來的發(fā)展趨勢是直線對撞機，我們提出建設(shè)環(huán)形對撞機以后，在歐核內(nèi)部引發(fā)了激烈辯論，最后他們才決定把環(huán)形對撞機作為發(fā)展超級對撞機的參考。”王貽芳說，歐核最初選擇的路徑是質(zhì)子對撞機，而不是作為第一步的電子對撞機。
經(jīng)過5年多的研究，大家逐漸認(rèn)識到，先電子后質(zhì)子，無論從科學(xué)上還是從技術(shù)上，都是最可行的方案。歐核的FCC方案最終也選擇了此路線。這從科學(xué)和技術(shù)兩方面證明了中國CEPC設(shè)計方案的正確性。
規(guī)模大，投資高，但科學(xué)前景光明。建還是不建，這是分別擺在中國和歐盟面前的一道選擇題。（作者：李大慶 陸成寬）
